Комплексное исследование, которое позволяет определить ведущие генетические причины мужского бесплодия и выбрать соответствующую тактику ведения пациента.

В исследование включены самые частые генетические причины мужского бесплодия: выявление делеций в области локуса AZF , влияющих на сперматогенез, определение количества CAG-повторов в гене AR , связанных с изменением чувствительности к андрогенам и поиск мутаций в гене CFTR , отвечающего за развитие заболевания , клиническим проявлением которого является обструктивная азооспермия.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Буккальный (щечный) эпителий, венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Подготовки не требуется.

Общая информация об исследовании

Мужское бесплодие (МБ) – это серьезное патологическое состояние, требующее комплексной всесторонней диагностики, неотложной коррекции, а в некоторых случаях и профилактики.

Бесплодием страдает 15-20 % пар репродуктивного возраста. В половине случаев оно связано с "мужским фактором", проявляющимся отклонениями в параметрах эякулята.

Сложность диагностики МБ заключается в большом количестве причин, его вызывающих. К ним относятся аномалии мочеполовой системы, опухоли, инфекции мочеполового тракта, эндокринные нарушения, иммунологические факторы, генетические мутации и др. В отличие от вышеперечисленных причин, генетические не всегда имеют клинические проявления, однако крайне важны для диагностики МБ у обследуемого.

Важно понимать, что диагноз "МБ" и его форм может поставить только врач-специалист на основании анамнестических данных, данных осмотра, результатов инструментальных и лабораторных исследований. Поводом обращения к врачу могут быть следующие причины:

• невозможность зачатия ребенка в течение года при условии отсутствия признаков женского бесплодия у партнерши;
• нарушения эректильной и эякуляторной функций;
• сопутствующие заболевания урогенитальной сферы (воспалительные, опухолевые, аутоиммунные, врожденные и др.);
• прием гормональных и цитостатических препаратов;
• дискомфорт в урогенитальной области.

Частыми причинами мужского бесплодия являются нарушения структуры и количества сперматозоидов, влияющие на их подвижность и способность к оплодотворению.

Основными генетическими причинами развития МБ являются:

1) делеции (удаления генетических фрагментов) локуса AZF;

2) полиморфизм (увеличение повторов генетического фрагмента – CAG) гена AR;

3) м утации (нарушение последовательности) гена CFTR .

В настоящее время эти маркеры являются неотъемлемой частью стандартных критериев при комплексной диагностике генетических проявлений МБ, встречаясь в группе пациентов в 10-15 % случаев.

Делеции локуса AZF и гена SRY

Важную роль в развитии таких патологий, как олигозооспермия и азооспермия, играют отклонения в специфическом участке Y-хромосомы – AZF- локусе (фактор азооспермии). Входящие в него определяют нормальное протекание сперматогенеза, и при нарушении генетической структуры AZF -локуса образование мужских половых клеток может серьезно нарушиться.

AZF- локус находится в длинном плече Y-хромосомы (q11). Гены, расположенные в этом локусе, играют важную роль в процессе сперматогенеза.

Микроделеция Y-хромосомы – это выпадение определенных участков, обнаруживается в среднем в 10-15 % случаев азооспермии и в 5-10 % случаев олигозооспермии тяжелой степени и обусловливают нарушения сперматогенеза и бесплодие у мужчин.

Локус AZF разделен на 3 участка: AZFa, AZFb и AZF c. В каждом из них идентифицированы гены, участвующие в контроле сперматогенеза. Делеции в локусе AZF могут быть полными , т.е. целиком удаляющими один из AZF -регионов или более, и частичными , когда они не полностью захватывают какой-либо из трех его регионов.

При полных AZF -делециях прослеживается довольно четкая зависимость степени нарушения сперматогенеза от размера и локализации делеций, что может иметь прогностическое значение в получении сперматозоидов, пригодных для программ экстракорпорального оплодотворения.

• Отсутствие всего локуса AZF , а также делеции, целиком захватывающие регионы AZFa и/или AZFb , указывают на невозможность получения сперматозоидов.
• Практически у всех пациентов с делециями AZFb или AZFb+c отмечают азооспермию вследствие тяжелых нарушений сперматогенеза (синдрома "только клетки Сертоли").
• При полных делециях региона AZFc проявления варьируются от азооспермии до олигозооспермии. В среднем у 50-70 % пациентов с делецией, целиком захватывающей AZF с-регион, удается получить сперматозоиды, пригодные для искусственного оплодотворения.
• При частичных AZF с-делециях проявления варьируются от азооспермии до нормозооспермии.

Исследование состояния AZF- локуса Y-хромосомы у пациентов с азооспермией и олигозооспермией тяжелой степени позволяет установить генетическую причину нарушений сперматогенеза, провести дифференциальную диагностику бесплодия у мужчин и скорректировать лечение, проверить возможность получения сперматозоидов при тестикулярной биопсии и возможность получения сперматозоидов для ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида).

Следует учитывать, что в случае успешного использования вспомогательных репродуктивных технологий делеция Y-хромосомы передается по мужской линии. Это показывает необходимость диспансерного наблюдения за мальчиками, рожденными после применения ИКСИ у отцов с микроделециями в Y-хромосоме, для оценки их фертильного статуса.

Показания для скрининга AZF -делеций основываются на количестве сперматозоидов и включают в себя азооспермию и тяжелую олигозооспермию (

В генетическом контроле развития по мужскому типу особо важен ген SRY (Sex-determining Region Y). Именно в нем обнаружено наибольшее количество мутаций, связанных с дисгенезией гонад и/или инверсией пола. При отсутствии участка хромосомы, содержащего ген SRY , фенотип будет женский при мужском кариотипе 46ХУ.

В данное генетическое исследование входит анализ AZF -локуса хромосомы – 13 клинически значимых делеций: sY86, sY84, sY615, sY127, sY134, sY142, sY1197, sY254, sY255, sY1291, sY1125, sY1206, sY242, а также определение делеции гена SRY .

Ген андрогенового рецептора AR

Другим определяющим фактором мужского бесплодия является нарушение гормональной регуляции сперматогенеза, ключевую роль в котором играют мужские половые гормоны андрогены. Они взаимодействуют со специфическими андрогеновыми рецепторами, определяя развитие мужских половых признаков и активируя сперматогенез. Рецепторы содержатся в клетках семенников, простаты, кожи, клетках нервной системы и других тканей. Для гена андрогеновых рецепторов характерно наличие последовательности повторов CAG (цитозин-аденин-гуанин), количество которых может значительно варьироваться (от 8 до 25). Триплет CAG кодирует аминокислоту глутамин, и при изменении количества CAG-повторов нуклеотидов меняется, соответственно, и количество аминокислоты глутамина в белке. От количества повторов в гене AR зависит чувствительность рецептора к , причем связь обратно пропорциональная: чем больше повторов, тем рецептор менее чувствительный. Увеличение количества CAG-повторов в рецепторах снижает их активность, они становятся менее чувствительными к тестостерону, что может приводить к нарушению сперматогенеза, возрастает риск развития олигозооспермии и азооспермии. Также существуют данные, что при уменьшенном количестве CAG-повторов (AR отмечается повышенная чувствительность к андрогенам и увеличивается риск у мужчин. Увеличение числа CAG-повторов до 38-62 приводит к спинобульбарной мышечной атрофии, тип Кеннеди.

Результат теста дает возможность оценить активность сперматогенеза и принять при необходимости соответствующие меры по компенсации патологии.

Мужское бесплодие при муковисцидозе

Лютеинизирующий гормон (ЛГ)

Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)

Простатспецифический антиген общий (ПСА общий)

Исследование кариотипа

Важные замечания

На протяжении жизни данные генетические маркеры не изменяются, исследование проводится однократно.

Литература

1. Naina Kumar and Amit Kant Singh Trends of male factor infertility, an important cause of infertility: A review of literature J Hum Reprod Sci. 2015 Oct-Dec; 8(4): 191–196.

Перед населением многих развитых стран остро стоит проблема мужского и женского бесплодия. У 15% супружеских пар нашей страны наблюдается нарушение репродуктивной функции. Некоторые статистические выкладки говорят, что процент таких семей еще больше. В 60% случаев причиной тому - бесплодие женское, а в 40% случаев – мужское.

Причины нарушений мужской репродуктивной функции

Секреторное (паренхиматозное) нарушение , при котором в семенных канальцах яичек нарушена продукция сперматозоидов, что проявляется в аспермии (в эякуляте нет клеток сперматогенеза, а также непосредственно сперматозоидов), азооспермии (сперматозоидов нет, но есть присутствуют клетки сперматогенеза), олигозооспермии (изменены строение и подвижность сперматозоидов).

1. Нарушения функций яичка.
2. Гормональное нарушение. Гипогонадотропный гипогонадизм представляет собой дефицит гормонов гипофиза, а именно лютеинизирующего и фолликулостимулирующего, участвующих при образовании сперматозоидов и тестостерона.
3. Аутоиммунное нарушение. Собственные иммунные клетки вырабатывают антитела к сперматозоидам, тем самым, уничтожая их.

Экскреторное нарушение. Нарушение проходимости (обструкция, обтурация) семявыносящего тракта, вследствие чего нарушается выход составных элементов спермы в мочеиспускательный канал через половые пути. Может быть постоянным либо временным, одно- и двусторонним. В состав спермы входят сперматозоиды, секрет предстательной железы и секрет семенных пузырьков.

Смешанное нарушение. Экскреторно-воспалительное или экскреторно-токсическое. Происходит вследствие опосредованного повреждения токсинами сперматогенного эпителия, нарушения метаболизма и синтеза половых гормонов, а также непосредственного поражающего действия бактериальных токсинов и гноя на сперму, приводящего к ухудшению ее биохимических характеристик.

Другие причины:

• Сексуальные. Эректильная дисфункция, нарушения семяизвержения.
• Психологические. Анэякуляция (отсутствие выброса спермы).
• Неврологические (следствие повреждения спинного мозга).

Причины нарушений женской репродуктивной функции

• Гормональные
• Опухоли яичков (кистомы)
• Последствия воспалительных процессов в малом тазу. К ним относят образование спаек, трубно-перитонеальный фактор или, иначе говоря, непроходимость маточных труб.
• Эндометриоз
• Опухоли матки (миомы)

Лечение женского бесплодия

По итогам анализов, врач назначает те или иные методы лечения бесплодия. Обычно основные силы направлены на правильную диагностику причин бесплодия.

В случае эндокринной патологии, лечение заключается в нормализации гормонального фона, а также в применении стимулирующих яичники препаратов.

При непроходимости труб включают в лечение лапороскопию.

Эндометриоз также лечится методом лапороскопии.

Дефекты развития матки устраняются с использованием возможностей реконструктивной хирургии.

Иммунологическую причину бесплодия устраняют искусственным оплодотворением спермой мужа.

Наиболее сложно проводить лечение бесплодия, если причины его не удается точно установить. Как правило, в таком варианте применяют технологии ЭКО – искусственного оплодотворения.

Лечение мужского бесплодия

При наличии у мужчины бесплодия, носящего секреторный характер, то есть имеющего связь с нарушением сперматогенеза, начало лечения заключается в устранении причин. Лечатся инфекционные заболевания, устраняются воспалительные процессы, применяются гормональные средства для приведения сперматогенеза в норму.

Если у мужчины присутствуют такие заболевания, как паховая грыжа, крипторхизм, варикоцеле и прочие, назначается хирургическое лечение. Оперативное вмешательство показано и в тех случаях, когда бесплодие у мужчины по причине непроходимости семявыносящих путей. Наибольшую трудность вызывает лечение мужского бесплодия в случае воздействия аутоиммунных факторов, когда нарушены подвижность сперматозоидов, воздействуют антиспермальные тела. В таком варианте назначают гормональные препараты, используют лазеротерапию, а также плазмоферез и другое.

В последнее время в репродуктивной медицине активно исследуется влияние биологических факторов мужского организма на его фертильность (плодовитость), а также на здоровье потомства. Попытаемся дать ответ на некоторые вопросы, касающиеся данной темы.Способность к размножению, или репро­дукции, является основным отличитель­ным признаком живых существ. У чело­века для успешного осуществления этого про­цесса требуется сохранность репродуктивной функции - как со стороны женщины, так и со стороны мужчины. Совокупность различных факторов, оказывающих влияние на репродук­тивную способность (фертильность) у мужчин, называют «мужским» фактором. Хотя в боль­шинстве случаев под этим термином понимают различные обстоятельства, неблагоприятно воздействующие на фертильность мужчин, бе­зусловно, «мужской» фактор следует рассмат­ривать как более широкое понятие.

Бесплодие в браке, неэффективность его лечения, в том числе с помощью методов вспо­могательной репродукции (экстракорпораль­ное оплодотворение и др.), различные формы невынашивания беременности (привычное невынашивание), такие, как замершая беремен­ность, спонтанные выкидыши, могут быть свя­заны с негативным влиянием «мужского» фак­тора. Если рассматривать генетический вклад родителей в здоровье своего потомства, в целом он примерно одинаков и для женщины, и для мужчины. Установлено, что причиной бесп­лодия в браке примерно в трети случаев стано­вится нарушение репродуктивной функции у женщины, в трети - у мужчины, а в трети слу­чаев отмечают сочетание таких нарушений у обоих супругов.

Причины мужского бесплодия

Бесплодие у мужчин чаще всего связано с нарушением проходимости семявыносящих путей и/или образо­вания сперматозоидов (сперматоге­неза). Так, примерно в половине слу­чаев бесплодия у мужчин выявляют снижение количественных и/или ка­чественных показателей спермы. Су­ществует огромное количество при­чин нарушения репродуктивной функции у мужчин, а также факторов, которые могут предрасполагать к их возникновению. По своему характеру эти факторы могут быть физическими (воздействие высоких или низких температур, радиоактивное и другие типы излучения и др.), химическими (воздействие различных токсических ве­ществ» побочный эффект лекарств и др.), биологическими (инфекции, пере­дающиеся половым путем, различные заболевания внутренних органов) и социальными (хронические стрессы). Причина бесплодия у мужчин может быть связана с наличием наследственных болезней, заболеваний эндокрин­ной системы, аутоиммунными нарушениями - выработкой антител в орга­низме мужчины к собственным клеткам, например к сперматозоидам.

Причиной репродуктивных проблем у мужчин могут быть ге­нетические нарушения, в частности изменения генов, которые участву­ют в контроле каких-либо процес­сов, происходящих в организме.

В значительной мере состояние репродук­тивной функции у мужчин зависит от развития органов мочеполовой системы, полового соз­ревания. Процессы, контролирующие развитие репродуктивной системы, начинают работать еще во внутриутробный период. Еще до заклад­ки половых желез вне тканей зародыша выде­ляются первичные половые клетки, которые перемещаются в область будущих яичек. Этот этап очень важен для будущей фертильности, так как отсутствие или недостаточность первич­ных половых клеток в развивающихся яичках может быть причиной серьезных нарушений сперматогенеза, например таких, как отсут­ствие сперматозоидов в семенной жидкости (азооспермия) или олигозооспермия тяжелой степени (количество сперматозоидов менее 5 млн/мл). Различные нарушения развития поло­вых желез и других органов репродуктивной системы часто обусловлены генетическими причинами и могут привести к нарушению по­лового развития и в дальнейшем - к беспло­дию или снижению фертильности. Важную роль в развитии и созревании репродуктивной систе­мы играют гормоны, в первую очередь половые. Различные эндокринные нарушения, связанные с дефицитом или избытком гормонов, наруше­нием чувствительности к какому-либо гормону, контролирующему развитие органов половой системы, часто ведут к недостаточности репро­дуктивной функции.

Центральное место в мужской репродук­тивной сфере занимает сперматогенез. Это сложный многостадийный процесс развития и созревания сперматозоидов из незрелых половых клеток. В среднем продолжительность соз­ревания сперматозоида занимает около двух с половиной месяцев. Нормальное протекание сперматогенеза требует скоординированного влияния многочисленных факторов (генетичес­ких, клеточных, гормональных и других). По­добная сложность делает сперматогенез «лег­кой мишенью» для всякого рода негативных воздействий. Различные заболевания, небла­гоприятные экологические факторы, нездоро­вый образ жизни (низкая физическая актив­ность, вредные привычки и т.д.), хронические стрессовые ситуации, в том числе связанные с трудовой деятельностью, могут привести к на­рушению сперматогенеза, и, как следствие, к снижению фертильности.

За последние десятилетия отмечено явное ухудшение показателей качества спермы. В связи с этим неоднократно пересматривались нормативы качества семенной жидкости. План­ка нормального количества (концентрации) сперматозоидов была снижена в несколько раз и сейчас составляет 20 млн/мл. Считают, что причина подобного «падения» качества спермы в первую очередь связана с ухудшением эколо­гической ситуации. Безусловно, что с возрастом отмечается снижение количества и качества сперматозоидов (количества, подвижности и доли нормальных сперматозоидов), а также других параметров спермы, которые могут ока­зывать влияние на фертильность мужчин. Од­нако следует отметить, что в значительной мере состояние сперматогенеза определяется гене­тическими факторами, наличием заболеваний и/или факторов, неблагоприятно влияющих на образование сперматозоидов.

Несмотря на использование многочислен­ных современных методов диагностики, причи­на бесплодия остается невыясненной почти в половине всех случаев. Результаты многочис­ленных исследований свидетельствуют, что ге­нетические причины занимают одно из ведущих мест среди причин как бесплодия, так и привыч­ного невынашивания. Кроме того, генетические факторы могут являться первопричиной анома­лий полового развития, а также целого ряда эн­докринологических, иммунологических и других заболеваний, приводящих к бесплодию.

Хромосомные мутации (изменение чис­ла и/или структуры хромосом), а также нару­шения генов, контролирующих репро­дуктивную функцию у мужчин, могут быть причиной бесплодия или невынашивания беременности. Так, очень часто мужс­кое бесплодие, связанное с тяжелым наруше­нием сперматогенеза, вызвано числовыми ано­малиями половых хромосом. Нарушения Y-хромосомы в определенном участке являются одной из наиболее частых генетических причин (около 10%) бесплодия у мужчин, связанного с азооспермией и олигозооспермией тяжелой степени. Частота данных нарушений достигает 1 на 1000 мужчин. Нарушение проходимости семявыносящих путей может быть обусловле­но наличием такого частого генетического за­болевания, как муковисцидоз (кистозный фиб­роз поджелудочной железы) или его атипичных форм.

В последние годы активно исследуется и обсуждается влияние эпигенетических (надгенетических) факторов на репро­дуктивную функцию и их роль в наследствен­ной патологии. Различные надмолекулярные изменения ДНК, не связанные с нарушением ее последовательности, могут в значительной мере определять активность генов и даже быть причиной ряда наследственных заболеваний (так называемых болезней импринтинга). Не­которые исследователи указывают на увеличе­ние в несколько раз риска подобных генетических заболеваний после использования методов экстракорпорального оплодотворения. Несом­ненно, эпигенетические нарушения могут яв­ляться причиной нарушений репродуктивной функции, однако их роль в этой области оста­ется недостаточно изученной.

Важно отметить, что генетические причины не всегда проявляются первичным бесплодием (когда беременность ни разу не случалась). В ряде случаев вторичного бесплодия, т.е. когда не происходят повторные случаи беременнос­ти, причина может быть связана с генетически­ми факторами. Описаны случаи, когда у муж­чин, уже имевших детей, в последующем отме­чалось тяжелое нарушение сперматогенеза и, как следствие, бесплодие. Поэтому генетичес­кое обследование пациентам или супружеским парам с репродуктивными проблемами прово­дят вне зависимости от того, имеют они детей или нет.

Пути преодоления бесплодия

Преодоление бесплодия, в том числе в ряде случаев таких тяжелых форм нарушения реп­родукции у мужчин, как азооспермия (отсут­ствие сперматозоидов в эякуляте), олигозоос-пермия (снижение количества сперматозои­дов) и астенозооспермия (снижение количества подвижных форм, а также скорости движения сперматозоидов в сперме) тяжелой степени, стало возможным благодаря развитию методов экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Более десяти лет назад разработан такой метод ЭКО, как оплодотворение яйцеклетки единич­ным сперматозоидом (ИКСИ, ICSI- Intracytoplasmic Sperm Injection). Как и обыч­ное оплодотворение в пробирке, данная мето­дика широко используется в клиниках ЭКО. Однако следует помнить, что использование вспомогательных репродуктивных технологий может не только решить проблему деторожде­ния, но и передать генетические нарушения, увеличив риск наследования мутаций, связан­ных с репродуктивной патологией. Поэтому все пациенты, а также доноры половых клеток должны пройти медико-генетическое обследо­вание и консультирование перед программами ЭКО.

Цитогенетическое исследование (анализ набора хромосом) назначают всем супружес­ким парам с бесплодием или привычным невы­нашиванием беременности. При наличии пока­заний рекомендуют дополнительные генети­ческие исследования.

В отличие от женщин (особенно старше 35 лет), у мужчин с возрастом не происходит серь­езного увеличения числа половых клеток с неправильным набором хромосом. Поэтому счита­ют, что возраст мужчины не оказывает влияния на частоту хромосомных аномалий у потомства. Этот факт объясняется особенностями женс­кого и мужского гаметогенеза - созревания половых клеток. У женщин к рождению в яич­никах присутствует окончательное количество половых клеток (около 450-500), которое ис­пользуется только с наступлением полового созревания. Деление половых клеток и созре­вание сперматозоидов сохраняется у мужчин вплоть до старческого возраста. Большинство хромосомных мутаций возникает в половых клетках. В среднем 20% всех ооцитов (яйцек­леток) здоровых молодых женщин несут анома­лии хромосом. У мужчин 5 - 10 % всех сперматозоидов имеют хромосомные нарушения. Их частота может быть выше при наличии измене­ний (числовых или структурных аномалий хро­мосом) в хромосомном наборе мужчины. Выра­женные нарушения сперматогенеза также мо­гут вести к увеличению числа сперматозоидов с аномальным набором хромосом. Оценить уро­вень хромосомных мутаций в половых клетках мужчин возможно с помощью молекулярно-цитогенетического исследования (FISH-анализа) сперматозоидов. Подобное исследование на эмбрионах, полученных после экстракорпо­рального оплодотворения, позволяет отобрать эмбрионы без хромосомных аномалий, а также производить выбор пола будущего ребенка, например в случае наследственных заболева­ний, сцепленных с полом.

Вне зависимости от возраста супружеские пары, планирующие беременность и обеспоко­енные здоровьем будущего потомства, в част­ности рождением детей с генетическими нару­шениями, могут обратиться за соответствую­щей помощью в медико-генетические консуль­тации. Проведение генетического обследова­ния позволяет выявить наличие факторов, ко­торые не благоприятствуют рождению здоро­вого потомства.

Если нет причин для беспокойства по этому поводу, какой-либо специальной подготовки к будущей беременности не проводится. А при необходимости, учитывая продолжительность созревания сперматозоидов, начинать такую подготовку следует хотя бы за три месяца, а лучше за полгода - год. В этот период жела­тельно не использовать сильные лекарствен­ные препараты. Мужчине следует воздержать­ся или избавиться от вредных привычек, по возможности исключить или снизить влияние профессиональных и других вредных факторов. Разумный баланс между физическими нагруз­ками и отдыхом весьма полезен. Важно помнить, что немаловажное значение для супру­жеской пары, планирующей беременность, имеет психоэмоциональный настрой.

Несомненно, биологические составляю­щие, переданные ребенку от родителей, доста­точно важны. Однако и социальные факторы оказывают значительное влияние на здоровье и развитие ребенка. Многочисленные исследо­вания показали, что уровень интеллектуальных способностей и характер человека в опреде­ленной мере обусловлены генетическими фак­торами. Однако следует отметить, что степень развития умственных способностей в значи­тельной степени определяется именно соци­альными факторами - воспитанием. Сам по себе возраст родителей не может влиять на уровень развития детей. Поэтому распростра­ненное мнение о том, что у пожилых отцов ча­ще рождаются гении, необоснованно.

Подводя итог, хочется отметить, что здо­ровье ребенка в одинаковой степени зависит от здоровья обоих родителей. И хорошо, если бу­дущий папа и будущая мама будут иметь это в виду.

• Баранов В. С.
• Айламазян Э. К.

Ключевые слова

РЕПРОДУКЦИЯ / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА / ГАМЕТОГЕНЕЗ / ТЕРАТОЛОГИЯ / ПРЕДИКТИВНАЯ МЕДИЦИНА / ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ

Аннотация научной статьи по медицине и здравоохранению, автор научной работы - Баранов В. С., Айламазян Э. К.

Обзор данных, свидетельствующих о неблагоприятном состоянии репродуктивного здоровья населения РФ. Рассмотрены эндогенные (генетические) и повреждающие экзогенные факторы, нарушающие репродукцию человека, особенности действия повреждающих факторов на процессы сперматогенеза и оогенеза, а также на зародыши человека разных стадий развития. Рассмотрены генетические аспекты мужской и женской стерильности и влияние наследственных факторов на процессы эмбриогенеза. Приведены основные алгоритмы профилактики наследственной и врожденной патологии до зачатия (первичная профилактика), после зачатия (пренатальная диагностика) и после рождения (третичная профилактика). Отмечены существующие успехи раннего выявления генетических причин нарушения репродуктивной функции и перспективы улучшения репродуктивного здоровья населения России на базе широкого внедрения прогрессивных технологий и достижений молекулярной медицины: биочипов, генетической карты репродуктивного здоровья, генетического паспорта .

Похожие темы научных работ по медицине и здравоохранению, автор научной работы - Баранов В. С., Айламазян Э. К.,

• Этапы становления, основные достижения и перспективы развития лаборатории пренатальной диагностики НИИ акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта РАМН

  2007 / Баранов В. С.

• Дети, зачатые после смерти родителя: установление происхождения и наследственные права

  2016 / Шелютто Марина Львовна

• Тестирование генов системы детоксикации в профилактике некоторых мультифакториальных болезней

  2003 / Баранов В. С., Иващенко Т. Э., Баранова Е. В.

• Генетика невынашивания беременности

  2007 / Беспалова О. Н.

• Совершенствование ранней диагностики и прогнозирования наследственных заболеваний путём ультразвукового исследования и генетического консультирования

  2018 / Хабиева Т.Х., Занилова В.С.

Ecological Genetic Causes Of Human Reproduction Impairment And Their Prevention

Review of the data which confirm unfavorable reproductive health of Russian populations are presented. Endogenous (genetic) and detrimental environmental factors contributing to reproduction health decline in Russia are outlined with special emphasis on their effects in oogenesis, spermatogenesis and early human embryos. Genetic aspects of male and female sterility as well as impact of inherited factors in human embryogenesis are presented. Basic algorithms adopted for prevention of inborn and inherited disorders before conception (primarily prevention), after conception (secondary prevention prenatal diagnostics) as well as after the birth (tertiary prevention) are surveyed. Obvious achievements in unrevealing the basic genetic causes of reproduction failure as well as the perspectives in improving of reproductive health in native population of Russia through the wide scale implementation of recent advances in molecular biology including biochip-technology, genetic charts of reproductive health and genetic passes are discussed.

Текст научной работы на тему «Экологические и генетические причины нарушения репродуктивного здоровья и их профилактика»

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

© В. С. Баранов, Э. К. Айламазян ЭКОЛОГИчЕСКИЕ И ГЕНЕТИчЕСКИЕ ПРИчИНЬІ

нарушения РЕПРОДУКТИВНОГО ЗДОРОВЬЯ

НИИ акушерства и гинекологии и ИХ ПРОФИЛАКТИКА

им. Д. О. Отта РАМН,

Санкт-Петербург

■ Обзор данных, свидетельствующих о неблагоприятном состоянии репродуктивного здоровья населения РФ. Рассмотрены эндогенные (генетические) и повреждающие экзогенные факторы, нарушающие репродукцию человека, особенности действия повреждающих факторов на процессы сперматогенеза

и оогенеза, а также на зародыши человека разных стадий развития. Рассмотрены генетические аспекты мужской и женской стерильности и влияние наследственных факторов на процессы эмбриогенеза. Приведены основные алгоритмы профилактики наследственной и врожденной патологии до зачатия (первичная профилактика), после зачатия (пренатальная диагностика) и после рождения (третичная профилактика). Отмечены существующие успехи раннего выявления генетических причин нарушения репродуктивной функции и перспективы улучшения репродуктивного здоровья населения России на базе широкого внедрения прогрессивных технологий и достижений молекулярной медицины: биочипов, генетической карты репродуктивного здоровья, генетического паспорта.

■ Ключевые слова: репродукция; экологическая генетика; гаметогенез; тератология; предиктивная медицина; генетический паспорт

Введение

Хорошо известно, что репродуктивная функция человека является наиболее чувствительным показателем социального и биологического здоровья общества . Не касаясь сложных и весьма запутанных социальных проблем России, подробно рассмотренных в материалах XVII сессии общего собрания РАМН (4 октября 2006 года) и в программе объединенной научной сессии Российских академий наук, имеющих государственный статус (5-6 октября 2006 года), отметим только, что в своем послании Федеральному собранию в 2006 году президент В. В. Путин в качестве главной стратегической задачи Российского государства и общества на ближайшие 10 лет выдвинул решение демографического вопроса, то есть проблему «сбережения» российского народа . Серьезное беспокойство правительства и всего общества в целом вызывает все более очевидный «демографический крест», когда показатель смертности населения России почти в 2 раза превышает показатель рождаемости!

Особенно большое значение в этой связи приобретают рождение полноценного здорового потомства и сохранение репродуктивного здоровья населения России . К сожалению, существующие статистические данные свидетельствуют о весьма тревожном состоянии репродуктивного здоровья населения России, что обусловлено как неблагоприятной экологией, так и наличием значительного генетического груза мутаций у жителей нашей страны.

Согласно официальной статистике, в Российской Федерации на каждую тысячу новорожденных приходится 50 детей с врожденными и наследственными заболеваниями.

При этом перинатальная патология регистрируется у 39 % детей в неонатальном периоде и остается основной причиной младенческой смертности (13,3 на 1000) . Если к этому добавить, что почти 15 % всех супружеских пар бесплодны, а 20 % регистрируемых беременностей заканчивается спонтанными абортами, то картина репродуктивного здоровья населения России выглядит совсем удручающе .

В данном обзоре сделан акцент на биологической составляющей репродуктивной функции как эндогенной (генетической), так и экзогенной (экологической) природы и намечены наиболее реальные, с нашей точки зрения, пути ее улучшения, включая профилактику гаметопатий, наследственных и врожденных пороков развития.

1. Гаметогенез

Нарушения созревания мужских и женских гамет играют важную роль в патологии репродуктивной функции. Первичное и вторичное бесплодие, обусловленное соответственно

неблагоприятными генетическими и экзогенными факторами, определяет стерильность более 20 % супружеских пар. Не затрагивая вопросов вторичного бесплодия, являющегося следствием предшествующих болезней, рассмотрим некоторые патогенетические механизмы, лежащие в основе мужского и женского бесплодия.

1.1. Сперматогенез

Сперматогенез у человека занимает 72 дня, представляет собой гормонзависимый процесс, в обеспечении которого задействована значительная часть генома. Так, если в клетках печени, почек и большинства других внутренних органов (за исключением мозга) функционально активны не более 2-5 % всех генов, то процессы сперматогенеза (от стадии сперматогонии тип А до зрелого сперматозоида) обеспечивают более 10 % всех генов . Не случайно, поэтому, как показано многочисленными экспериментами на лабораторных животных (мыши, крысы), сперматогенез, равно как функции мозга, нарушается при самых разных мутациях, поражающих скелет, мышцы, внутренние органы .

Генетические причины первичного мужского бесплодия весьма многообразны. Нередко оно обусловлено хромосомными перестройками типа транслокаций, инверсий, приводящих к нарушению конъюгации хромосом в мейозе и, как следствие этого, к массовой гибели созревающих половых клеток на стадии профазы мейоза. Серьезные нарушения сперматогенеза, вплоть до полной стерильности, наблюдаются у лиц с хромосомными болезнями, такими как синдром Клайн-фельтера (47,ХХY), болезнь Дауна (трисомия 21). В принципе любые хромосомные перестройки, а также генные мутации, интерферирующие с процессом конъюгации гомологичных хромосом в мейозе, ведут к блокаде сперматогенеза. Генные мутации, нарушающие сперматогенез, затрагивают преимущественно комплекс генов локуса AZF, расположенного в длинном плече «мужской» Y-хромосомы. Мутации в этом локусе встречаются в 7-30 % всех случаев необтураци-онной азооспермии .

Локус AZF не единственный детерминант сперматогенеза. Блок сперматогенеза и стерильность могут быть следствием мутаций в гене CFTR (локус 7q21.1), приводящих к тяжелому частому наследственному заболеванию - муко-висцидозу, мутаций в гене половой дифференци-ровки SRY (локус Yp11.1), в гене андрогенного рецептора (AR) (Xq11-q12) и других .

Некоторые из уже известных мутаций в гене CFTR приводят к непроходимости семявыводя-щих протоков и сопровождаются нарушениями сперматогенеза разной степени тяжести, часто без

манифестации других признаков муковисцидоза. Среди пациентов с билатеральной непроходимостью семявыводящих протоков частота мутаций гена CFTR составляет 47 % .

Значительный вклад (> 40 %) в мужское бесплодие вносят мутации в гене AR. Известно, что делеции и точковые мутации в гене AR приводят к тестикулярной феминизации (женщины с карио-типом 46,XY) или синдрому Райфенштейна . Частота мутаций гена AR при нарушениях сперматогенеза пока не выяснена, однако роль точ-ковых мутаций в гормонсвязывающем домене в развитии олигоастенотератозооспермии давно доказана.

Что касается гена SRY, то он, как известно, является главным геном-регулятором развития организма по мужскому типу . Мутации в этом гене сопровождаются широким диапазоном клинических и фенотипических проявлений - от полной реверсии пола до недоразвития мужских гонад . Частота мутаций в гене SRY при реверсии пола (женщины с кариотипом 46,XY) составляет ~ 15-20 % , при других отклонениях половой дифференцировки и нарушениях сперматогенеза она точно не установлена, однако молекулярный анализ гена SRY представляется целесообразным.

Разработанный нами алгоритм обследования мужского бесплодия включает кариотипирование, количественный кариологический анализ незрелых половых клеток, микроделеционный анализ локусов AZF и широко применяется в практике для выяснения причин нарушения сперматогенеза и определения тактики преодоления бесплодия . 1.2. Оогенез

В отличие от сперматогенеза оогенез человека растянут по времени на 15-45 лет, точнее от 3-го месяца внутриутробной жизни до момента овуляции яйцеклетки, готовой к оплодотворению. При этом основные события, связанные с конъюгацией гомологичных хромосом, процессом кроссин-говера, происходят еще внутриутробно, тогда как предмейотические этапы созревания начинаются за несколько дней до предполагаемой овуляции, а формирование гаплоидной яйцеклетки происходит уже после проникновения спермия в яйцо . Сложность гормональной регуляции процессов оогенеза, его большая продолжительность делают созревающую яйцеклетку человека весьма чувствительной к повреждающим экзогенным факторам.

Важно обратить внимание на тот удивительный факт, что каждая яйцеклетка на протяжении всего развития является связующим звеном трех последовательных поколений: бабушка, в утробе которой развивается плод женского пола, и со-

ответственно, в организме которого происходят важные начальные этапы мейоза, мать, у которой созревает и овулирует яйцеклетка, и, наконец, новый организм, возникающий после оплодотворения такой яйцеклетки .

Таким образом, в отличие от мужчин, где весь процесс созревания сперматозоидов, включая мейоз, длится чуть более двух месяцев, женские половые клетки чувствительны к внешним воздействиям на протяжении нескольких десятилетий, причем решающие процессы их созревания совершаются еще во внутриутробном периоде. Более того, в отличие от мужских гамет, селекция генетически неполноценных гамет у женщин в значительной степени происходит уже после оплодотворения, а подавляющее большинство (более 90 %) зародышей с хромосомными и генными мутациями отмирает на самых ранних стадиях развития . Следовательно, основные усилия по профилактике наследственной и врожденной патологии, в том числе индуцированной неблагоприятными факторами внешней среды, должны быть направлены именно на женский организм. Естественно, это не означает игнорирования влияния экзогенных и генетических факторов на репродуктивное здоровье мужчин, однако, благодаря естественным биологическим особенностям созревания и селекции мужских гамет, а также разработкам новых вспомогательных репродуктивных технологий (например, метода ICSI). профилактика нарушений репродукции у мужчин в значительной мере упрощается.

2. Внутриутробное развитие

Внутриутробное развитие подразделяется на преэмбриональный (первые 20 дней развития), эмбриональный (до 12-й недели беременности) и плодный периоды. На протяжении всех периодов зародыш человека обнаруживает высокую чувствительность к действию самых разных повреждающих факторов как экзогенной, так и эндогенной природы . Согласно теории критических периодов профессора П. Г. Светлова, массовый отбор поврежденных зародышей происходит во время имплантации (1-й критический период) и плацентации (2-й критический период) . Естественным третьим критическим периодом является само рождение и переход плода к самостоятельной жизни вне материнского организма. Естественно, что воспроизводство здорового потомства как важнейшее составляющее репродуктивной функции требует особого внимания.

2.1. Экзогенные повреждающие факторы

Повреждающими, то есть тератогенными для плода человека, могут быть физические (облучение, механические воздействия, гипертермия), биологические (токсоплазмоз, краснуха, сифи-

лис) и химические (промышленные вредности, сельскохозяйственные яды, лекарственные препараты) факторы. К ним могут быть причислены и некоторые нарушения метаболизма у матери (сахарный диабет, гипотиреоз, фенилкетонурия). Особенно важную и наиболее спорную группу составляют лекарственные вещества, химические препараты и некоторые вредные привычки (алкоголь, курение) .

Веществ, в том числе, лекарств с доказанной тератогенной активностью для человека сравнительно немного - около 30. К ним относятся противоопухолевые препараты, некоторые антибиотики, печально знаменитый талидомид, соли ртути. К веществам, опасность которых для плода человека велика, хотя окончательно не доказана, относятся аминогликозиды, некоторые противо-эпилептические препараты (дифенилгидантоин), некоторые гормоны (эстрогены, искусственные прогестины), полибифенилы, препараты вальпро-евой кислоты, избыток витамина А, ретиноевой кислоты, эретинат (препарат для лечения псориаза). Более подробную информацию об этих и других препаратах, зачастую применяемых при беременности, можно найти в ряде недавно вышедших отечественных монографий по проблемам тератологии у человека . Не вызывает сомнения выраженное повреждающее действие на плод человека и таких вредных факторов, как алкоголь (алкогольный синдром плода), курение (общая задержка развития) и ожирение матери (корреляция с дефектами заращения невральной трубки). Важно обратить внимание на то, что применение во время беременности лекарственных препаратов - явление повсеместное. Как показывает мировая статистика, в среднем каждая женщина во время беременности принимает не менее 5-6 различных лекарств, в том числе нередко и таких, которые могут нанести вред развивающемуся зародышу. К сожалению, доказать наличие такого эффекта и оценить его опасность для плода, как правило, не представляется возможным. Единственной рекомендацией для такой женщины остается проведение ультразвукового исследования плода на разных стадиях развития.

Безусловный повреждающий эффект на развитие плода человека оказывают и различные промышленные загрязнения, сельскохозяйственные яды. Непосредственную тератогенную активность этих веществ доказать довольно сложно, однако все показатели репродуктивной функции у жителей промышленно загрязненных районов, как правило, хуже таковых в благополучных областях. Нет сомнения и в том, что различные заболевания у женщин, препятствующие или делающие невозможным наступление беремен-

ности (эндометриоз, гормональные дисфункции) и представляющие серьезную угрозу для ее репродуктивной функции в неблагоприятных экологических условиях встречаются значительно чаще. Поэтому оздоровление экологической обстановки, улучшение условий проживания, соблюдение необходимых гигиенических стандартов являются важными условиями нормальной репродуктивной функции населения РФ.

2.2. Эндогенные (генетические) факторы врожденной патологии Вклад наследственных факторов в нарушение внутриутробного развития человека необычно высок. Достаточно отметить, что более 70 % спонтанно абортированных зародышей I триместра беременности имеют тяжелые хромосомные аберрации. Только на этих стадиях встречаются такие числовые нарушения кариотипа как моносомии (отсутствие одной из хромосом) и трисомии многих, особенно крупных хромосом. Таким образом, имплантация и плацентация, действительно, являются жесткими барьерами селекции зародышей с хромосомными аберрациями. Согласно нашим многолетним наблюдениям, которые хорошо соответствуют мировым данным, частота хромосомных аберраций в первом триместре составляет около 10-12 %, тогда как уже во II триместре эта величина уменьшается до 5 %, снижаясь до 0,5 % у новорожденных. Вклад мутаций отдельных генов и микроаберраций хромосом, методы детекции которых появились только в последнее время, пока не поддается объективной оценке. Наши многочисленные данные, подтвержденные исследованиями других авторов, доказывают важную роль неблагоприятных аллельных вариантов отдельных генов и даже генных семейств в возникновении эндометриоза, гестоза, привычного невынашивания беременности, плацентарной недостаточности и других серьезных нарушений репродуктивной функции. К таким уже доказанным генным семействам относятся гены системы детоксикации, свертывания крови и фибринолиза, гены иммунной системы и другие .

Таким образом, отбор генетически полноценных зародышей происходит на протяжении всего внутриутробного развития. Профилактика таких нарушений и предотвращение рождения генетически неполноценных плодов составляют важнейшую задачу охраны репродуктивной функции.

3. Пути профилактики наследственных и врожденных болезней Возможные пути диагностики и профилактики нарушения репродуктивной функции у мужчин были рассмотрены ранее (см. 1.1). Профилактика нарушений репродуктивной функции у женщины в значительной мере касается устранения болез-

ней, а иногда врожденных аномалий, препятствующих нормальной овуляции и имплантации яйцеклетки, предупреждения болезней, осложняющих беременность, а также наследственных и врожденных болезней у плода.

Собственно профилактика наследственных и врожденных болезней у плода относится к разделу медицинской генетики и включает несколько последовательных уровней: первичную, вторичную и третичную .

3.1 Первичная профилактика

Первичная профилактика называется также преконцепционной профилактикой. Она направлена на предупреждение зачатия больного ребенка и включает комплекс мероприятий и рекомендаций, связанных с планированием деторождения. Это - консультация врача-репродуктолога в центрах планирования семьи, медико-генетическое консультирование в центрах пренатальной диагностики, дополненное при необходимости генетической картой репродуктивного здоровья.

Преконцепционная профилактика включает информирование супругов по вопросам гигиены брака, планированию ребенка, назначение терапевтических доз фолиевой кислоты и мультивитаминов до зачатия и на протяжении первых месяцев беременности. Как показывает мировой опыт, такая профилактика позволяет уменьшить риск рождения детей с хромосомной патологией и с дефектами нервной трубки.

Медико-генетическое консультирование направлено на выяснение особенностей родословных обоих супругов и оценку риска повреждающего действия возможных неблагоприятных генетических и экзогенных факторов. Принципиально важным нововведением в первичную профилактику является разработанная в НИИ акушерства и гинекологии им. Д. О. Отта РАМН генетическая карта репродуктивного здоровья (ГКРЗ) . Она предполагает исследование карио-типов обоих супругов для исключения сбалансированных хромосомных перестроек, тестирование на наличие носительства мутаций, приводящих, в случае поражения одноименных генов у обоих супругов, к появлению у плода тяжелой наследственной болезни (муковисцидоз, фенил-кетонурия, спинальная мышечная атрофия, адре-ногенитальный синдром и др.). Наконец, важным разделом ГКРЗ является тестирование женщины на предрасположенность к такому тяжелому и трудноизлечимому заболеванию, как эндомет-риоз, а также предрасположенность к частым болезням, нередко осложняющим беременность, таким как привычное невынашивание, гестозы, плацентарная недостаточность. Тестирование функционально неблагоприятных аллелей генов

систем детоксикации, свертывания крови, обмена фолиевой кислоты и гомоцистеина позволяет избежать тяжелых осложнений, связанных с патологией имплантации и плацентации, появлением хромосомных болезней у плода, врожденных пороков развития, выработать рациональную тактику лечения при наличии заболевания .

Пока ГКРЗ все еще находится на уровне научных разработок. Однако обширные исследования доказывают четкую ассоциацию определенных аллелей этих генов с вышеперечисленными осложнениями беременности, что не оставляет сомнения в необходимости широкого внедрения ГКРЗ для профилактики осложнений и нормализации репродуктивной функции населения России .

з.2. Вторичная профилактика

Вторичная профилактика включает в себя весь комплекс скринирующих программ, инвазивные и неинвазивные методы исследования плода, специальные лабораторные анализы плодного материала с помощью цитогенетических, молекулярных и биохимических методов исследования с целью предупреждения рождения детей с тяжелыми хромосомными, генными и врожденными пороками развития. Следовательно, вторичная

и, кстати, наиболее действенная в настоящее время форма профилактики реально включает весь богатый арсенал современной пренатальной диагностики. Ее основными составляющими являются алгоритмы пренатальной диагностики в I и во II триместрах беременности, подробно рассмотренные в нашем руководстве . Отметим только, что, по мере совершенствования методов оценки состояния плода, пренатальная диагностика распространяется на все более ранние стадии развития. Стандартной на сегодняшний день является пренатальная диагностика во II триместре беременности. В последние годы, однако, все более ощутим удельный вес пренатальной диагностики ив I триместре, точнее диагностики хромосомных и генных болезней плода на 10-13 неделях беременности. Особенно перспективным оказался комбинированный вариант ультразвукового и биохимического скрининга, позволяющий уже на этих сроках отобрать женщин групп высокого риска по рождению детей с хромосомной патологией .

Определенный вклад в снижение частоты наследственных пороков развития может внести и доимплантационная диагностика. Реальные успехи доимплантационной диагностики весьма значительны. Уже сейчас на доимплантационных стадиях возможна диагностика практически всех хромосомных и более 30 генных болезней. Эта высокотехнологичная и организационно достаточно сложная процедура может быть выполнена

только в условиях клиники экстракорпорального оплодотворения. Однако ее высокая себестоимость, отсутствие гарантий наступления беременности с одной попытки существенно осложняют внедрение доимплантационнойдиагностики в клиническую практику. Поэтому ее реальный вклад в повышение репродуктивной функции еще долгое время будет оставаться весьма скромным и, конечно, никак не повлияет на демографический кризис в нашей стране.

3.3. Третичная профилактика

Касается создания условий непроявления наследственных и врожденных пороков, методов коррекции уже имеющихся патологических состояний. Она включает различные варианты нормоко-пирования. В частности, такие как использование специальных диет в случае врожденных нарушений процессов обмена, лекарственных препаратов, выводящих токсины из организма или замещающих отсутствующие ферменты, операции по коррекции функции поврежденных органов и т. д., например, диета, лишенная фенилаланина для предупреждения поражений мозга у больных фенил-кетонурией, лечение ферментными препаратами детей, больных муковисцидозом, гипотиреозом, наследственными болезнями накопления, разнообразные хирургические операции для коррекции различных пороков развития, в том числе пороков сердца, почек, скелета и даже мозга.

Повышение качества репродуктивной функции может быть достигнуто и путем профилактики серьезных соматических нарушений, тяжелых хронических заболеваний, таких как сердечнососудистые, онкологические, психические и др. В этой связи особенно важное значение приобретает досимптоматическая диагностика наследственной предрасположенности к этим болезням и их эффективная профилактика. В настоящее время ведутся масштабные популяционные исследования для выяснения ассоциации аллельных вариантов многих генов с тяжелыми хроническими заболеваниями, приводящими к ранней инвалидизации и смерти. Достаточно подробно проанализированы генные сети, то есть наборы генов, продукты которых определяют развитие бронхиальной астмы, диабета, ранней гипертонии, хронического обтура-ционного бронхита и др. Эти сведения включены в так называемый генетический паспорт, концептуальная основа которого была разработана еще в 1997 году .

Неблагоприятная экологическая обстановка во многих регионах страны, неудовлетворительное питание, низкое качество питьевой воды, загрязнение атмосферы являются тем неблагоприятным фоном, на котором отмечаются снижение качест-

ва жизни, нарушение репродуктивного здоровья и рост антенатальных потерь и постнатальной патологии . Все эти демографические показатели получены при анализе популяционных выборок населения различных регионов страны. Они, однако, не учитывают гетерогенность генетического состава изученных групп населения РФ . Такие исследования до настоящего времени проводятся без учета уникальных этнических и индивидуальных особенностей генома, во многом определяющих популяционные и индивидуальные различия чувствительности к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Между тем, опыт предиктивной медицины убедительно свидетельствует о том, что индивидуальная чувствительность может варьировать в очень широких пределах. Как показывают исследования по фармакогенетике, один и тот же лекарственный препарат в одной и той же дозировке может обладать лечебным эффектом у одних пациентов, быть вполне пригодным для лечения у других и при этом оказывать выраженный токсический эффект у третьих. Такие колебания нормы реакции, как сейчас известно, определяются многими факторами, но в первую очередь зависят от скорости метаболизма препарата и времени его выведения из организма. Тестирование соответствующих генов позволяет заранее выявить людей повышенной и пониженной чувствительности не только к определенным лекарствам, но и к различным повреждающим факторам внешней среды, в том числе к промышленным загрязнениям, сельскохозяйственным ядам, к другим экстремальным для человека экологическим факторам .

Широкое внедрение генетического тестирования в область профилактической медицины неизбежно. Однако уже сегодня оно порождает ряд серьезных проблем. Прежде всего, проведение популяционных исследований наследственной предрасположенности невозможно без внедрения новых технологий, позволяющих проводить широкомасштабные генетические анализы. Для решения этой проблемы активно создаются, а в ряде случаев уже созданы, специальные биочипы. Эта технология значительно упрощает сложную и весьма трудоемкую процедуру генетического тестирования. В частности, создан и уже применяется на практике биочип для тестирования 14 полиморфизмов восьми основных генов системы детоксикации, разработанный в наших совместных исследованиях с Центром биологических микрочипов Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН . На стадии разработки находятся биочипы для тестирования наследственных форм тромбофилии, остеопороза и др. Использование таких биочипов

и внедрение других прогрессивных технологий генетического тестирования дает основание надеяться, что уже в ближайшее время проведение скрининговых исследований полиморфизмов многих генов станет вполне реальным.

Массовые популяционные исследования генетических полиморфизмов, сравнение аллельных частот определенных генов в норме и у больных с теми или иными тяжелыми хроническими заболеваниями позволят получить максимально объективную оценку индивидуального наследственного риска этих заболеваний и выработать оптимальную стратегию персональной профилактики.

Заключение

Высокие показатели смертности в сочетании с низкой рождаемостью и высокой частотой наследственных и врожденных пороков являются причиной серьезного демографического кризиса в нашей стране. Современные методы диагностики и новые медицинские технологии позволяют существенно повысить эффективность репродуктивной функции. Важный прогресс достигнут в диагностике и профилактике мужского и женского бесплодия. Основные усилия по профилактике наследственной и врожденной патологии, индуцированной неблагоприятными экзогенными и эндогенными факторами, должны быть направлены именно на женский организм. Большое значение в улучшении репродуктивной функции женщины могут сыграть преконцепционная профилактика и медико-генетическое консультирование, дополненные генетической картой репродуктивного здоровья, применение которой позволяет предупредить зачатие генетически неполноценных детей, а также развитие заболеваний, зачастую осложняющих течение беременности. Впечатляющие достижения современной пренатальной диагностики объясняются успехами решения методических проблем, связанных с биохимическим и ультразвуковым скринингом, получением плодного материала на любых стадиях развития, его молекулярным и цитогенетическим анализом. Перспективными являются внедрение молекулярных методов диагностики хромосомных болезней у плода, диагностика состояния плода по ДНК и РНК плода в крови матери. Как показывает опыт службы пренатальной диагностики Санкт-Петербурга, уже сегодня в условиях успешного решения организационных и финансовых вопросов можно добиться реального снижения числа новорожденных с хромосомными и генными болезнями . Правомерно ожидать улучшения репродуктивной функции и при широком внедрении в практическую медицину достижений молекулярной медицины, прежде всего, индивидуально-

го генетического паспорта. Досимптоматическая диагностика наследственной предрасположенности к частым тяжелым хроническим заболеваниям в сочетании с эффективной индивидуальной профилактикой - непременные условия подъема репродуктивной функции. Разработанный и уже используемый на практике генетический паспорт требует серьезных медицинских гарантий, официальной поддержки со стороны органов здравоохранения и правительства страны. Его массовое использование должно быть закреплено соответствующими правовыми и законодательными документами.

Литература

1. Айламазян Э. К. Репродуктивное здоровье женщины как критерий биоэкологической диагностики и контроля окружающей среды / Айламазян Э. К. // Ж. акуш. жен. бо-лезн. - 1997. - Т. XLVI, Вып. 1. - С. 6-10.

2. Ассоциация аллельных вариантов некоторых генов детоксикации с результатами лечения больных эндометриозом / Швед Н. Ю., Иващенко Т. Э., Крамарева Н. Л. [и др.] // Мед. генетика. - 2002. - Т 1, № 5. - С. 242-245.

3. Баранов А. А. Смертность детского населения России / Баранов А. А., Альбицкий В. Ю. - М.: Литера, 2006. - 275 с.

4. Баранов В. С. Геном человека и гены «предрасположенности»: введение в предиктивную медицину / Баранов В. С., Баранова Е. В., Иващенко Т. Э., Асеев М. В. - СПб.: Интермедика, 2000. - 271 с.

5. Баранов В. С. Молекулярная медицина - новое направление в диагностике, профилактике и в лечении наследственных и мультифакториальных болезней / Баранов В. С., Айламазян Э. К. // Медицинский академический журнал. - 2001. - Т. 3. - С. 33-43.

6. Баранов В. С. Цитогенетика эмбрионального развития человека / Баранов В. С., Кузнецова Т. В. - СПб.: Изд-во Н-Л, 2007. - 620 с.

7. БарановаЕ. В. ДНК - знакомство с собой, или как продлить молодость / Баранова Е. В. - М., СПб., 2006. - 222 с.

8. Беспалова О. Н. Анализ полиморфизма генов нейрональной (nNOS) и эндотелиальной (eNOS) NO-синтетаз при плацентарной недостаточности и задержке внутриутробного развития плода / Беспалова О. Н., Тарасенко О. А.: Иващенко Т. Э., Баранов В. С. // Ж. акуш. жен. болезн. - 2006. - Т. LV, Вып. 1. - С. 57-62.

9. Бочков Н. П. Клиническая генетика / Бочков Н. П. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. - 447 с.

10. Вихрук Т. И. Основы тератологии и наследственной патологии / Вихрук Т. И., Лисовский В. А., Сологуб Е. Б. - М.: Советский спорт, 2001. - 204 с.

11. Генетические факторы предрасположенности к привычному невынашиванию беременности ранних сроков / Беспалова О. Н., Аржанова О. Н., Иващенко Т. Э., Асеев М. В., Айламазян Э. К., Баранов В. С. // Ж. акуш. жен. болезн. - 2001. - Т. Ц Вып. 2. - С. 8-13.

12. Гинтер Е. К. Медицинская генетика / Гинтер Е. К. - М.: Медицина, 2003. - 448 с.

13. Горбунова В. Н. Введение в молекулярную диагностику и генную терапию наследственных заболеваний / Горбунова В. Н., Баранов В. С. - СПб.: Специальная литература, 1997. - 286 с.

14. Дыбан А. П. Цитогенетика развития млекопитающих / Ды-бан А. П., Баранов В. С. - М.: Наука, 1978. - 216 с.

15. Иващенко Т. Э. Биохимические и молекулярно-генетические аспекты патогенеза муковисцидоза / Иващенко Т. Э., Баранов В. С. - СПб.: Интермедика, 2002. - 252 с.

16. Карпов О. И. Риск применения лекарств при беременности и лактации / Карпов О. И., Зайцев А. А. - СПб., 1998. - 341 с.

17. Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития / Ко-рочкин Л. И. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 263 с.

18. МозговаяЕ. В. Полиморфизм генов, участвующих в регуляции функции эндотелия и его связь в развитии гестоза / Мозговая Е. В., Малышева О. В., Иващенко Т. Э., Баранов В. С. // Мед. генетика. - 2003. - Т. 2, № 7. - С. 324-330.

19. Молекулярно-генетический анализ микроделеций Y-хромосомы у мужчин с тяжелыми нарушениями сперматогенеза / Логинова Ю. А., Нагорная И. И., Шлыкова С. А. [и др.] // Молекулярная биология. - 2003. - Т. 37, № 1. - С. 74-80.

20. О генетической гетерогенности первичного гипогонадиз-

ма / Нагорная И. И., Лисс В. Л., Иващенко Т. Э. [и др.] // Педиатрия. - 1996. - № 5. - C. 101-103.

21. Покровский В. И. Научные основы охраны здоровья детей / Покровский В. И., Тутельян В. А. // XIV (77) Сессии РАМН, М., 2004, 9-11 декабря. - М., 2004. - С. 1-7.

22. Пренатальная диагностика наследственных и врожденных болезней / Ред. Э. К. Айламазян, В. С. Баранов - М.: МЕДпресс-информ, 2005. - 415 с.

23. ПузыревВ.П. Геномная медицина - настоящее и будущее / Пузырев В. П. // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике. Вып.3. - Новосибирск: Изд-во Альфа-Виста, 2003. - С. 3-26.

24. Светлов П. Г. Теория критических периодов развития и ее значение для понимания принципов действия среды на онтогенез / Светлов П. Г. // Вопросы цитологии и общей физиологии. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. - С. 263-285.

25. Создание биочипа для анализа полиморфизма в генах системы биотрансформации / Глотов А. С., Наседкина Т. В., Иващенко Т. Э. [и др.] // Молекулярная биология. - 2005. - Т. 39, №3. - С. 403-412.

26. Частота, диагностика и профилактика наследственных и врожденных пороков развития в Санкт-Петербурге / Баранов В. С., Романенко О. П., Симаходский А. С. [и др.]. - СПб.: Медицинская пресса, 2004. - 126 с.

27. Экологическая доктрина Российской Федерации. - М., 2003.

28. A gene from the human sex-determining region encodes a protein with homology to a conserved DNA-binding motif / Sinclair A. H., Berta P., Palmer M. S. // Nature. - 1990. - Vol. 346, N 6281. - Р. 240-244.

29. Cameron F. J. Mutations in SRY and SOX9: testis-determining genes / Cameron F. J., Sinclair A. H. // Hum Mutat. - 1997. - Vol. 5, N 9. - Р. 388-395.

30. Golubovsky M. D. Oocytes physically and genetically link three generations: genetic/demographic implications / Golubovsky M. D., Manton K. // Environment and perinatal medicine. - SPb., 2003. - P. 354-356.

ECOLOGICAL GENETIC CAUSES OF HUMAN REPRODUCTION IMPAIRMENT AND THEIR PREVENTION

Baranov V. S., Aylamazian E. K.

■ Summary: Review of the data which confirm unfavorable reproductive health of Russian populations are presented. Endogenous (genetic) and detrimental environmental factors contributing to reproduction health decline in Russia are outlined with special emphasis on their effects in oogenesis,

spermatogenesis and early human embryos. Genetic aspects of male and female sterility as well as impact of inherited factors in human embryogenesis are presented. Basic algorithms adopted for prevention of inborn and inherited disorders before conception (primarily prevention), after conception (secondary prevention - prenatal diagnostics) as well as after the birth (tertiary prevention) are surveyed. Obvious achievements in unrevealing the basic genetic causes of reproduction failure as well as the perspectives in improving of reproductive health in native population of Russia through the wide scale implementation of recent advances in molecular biology including biochip-technology, genetic charts of reproductive health and genetic passes are discussed.

■ Key words: human reproduction; ecological genetics; gametogenesis; teratology; predictive medicine; genetic passes

Общие данные

Репродуктивный процесс или воспроизводство человека осуществляется многозвеньевой системой репродуктивных органов, которые обеспечивают способность гамет к оплодотворению, зачатие, преимплантацию и имплантацию зиготы, внутриутробное развитие зародыша, эмбриона и плода, детородную функцию женщины, а также подготовку организма новорожденного к встрече с новыми условиями существования в окружающей внешней среде.

Онтогенез репродуктивных органов - это составная часть генетической программы общего развития организма, направленная на обеспечение оптимальных условий для воспроизводства потомства, начиная с формирования гонад и производимых ими гамет, их оплодотворения и кончая рождением здорового ребенка.

В настоящее время идентифицируется общая генная сеть, ответственная за онтогенез и формирование органов репродуктивной системы. В нее входят: 1200 генов, участвующих в развитии матки, 1200 генов простаты, 1200 генов яичек, 500 генов яичников и 39 генов, контролирующих дифференцировку зародышевых клеток. Среди них выделены гены, определяющие направление дифференцировки бипотенциальных клеток либо по мужскому, либо по женскому типу.

Все звенья репродуктивного процесса крайне чувствительны к отрицательному воздействию факторов среды, приводящему к нарушениям репродуктивной функции, мужскому и женскому бесплодию, появлению генетических и негенетических заболеваний.

ОНТОГЕНЕЗ ОРГАНОВ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ

Ранний онтогенез

Онтогенез репродуктивных органов начинается с появления первичных половых клеток или гоноцитов, которые выявляются уже на

стадии двухнедельного эмбриона. Гоноциты мигрируют из области кишечной эктодермы через энтодерму желточного мешка в область зачатков гонад или половых валиков, где делятся путем митоза, формируя пул будущих зародышевых клеток (вплоть до 32 дня эмбриогенеза). Хронология и динамика дальнейшей дифференцировки гоноцитов зависят от пола развивающегося организма, при этом онтогенез гонад сопряжен с онтогенезом органов мочевыводящей системы и надпочечников, совместно формирующих пол.

В самом начале онтогенеза у трехнедельного эмбриона в области нефрогенного тяжа (производное промежуточной мезодермы) формируется зачаток канальцев первичной почки (предпочки) или пронефрос. На 3-4 нед развития каудальнее канальцев пронефроса (область нефротома) формируется зачаток первичной почки или мезонефрос. К концу 4 нед на вентральной стороне мезонефроса начинают формироваться зачатки гонад, развивающиеся из мезотелия и представляющие собой индифферентные (бипотенциальные) клеточные образования, а пронефротические канальцы (протоки) соединяются с канальцами мезонефроса, которые называются вольфовыми протоками. В свою очередь парамезонефральные, или мюллеровы протоки формируются из участков промежуточной мезодермы, которые обособляются под влиянием вольфова протока.

На дистальном конце каждого из двух вольфовых протоков в зоне их вхождения в клоаку формируются выросты в виде зачатков мочеточников. На 6-8 нед развития они прорастают в промежуточную мезодерму и формируют канальцы метанефроса - это вторичная или окончательная (дефинитивная) почка, образуемая клетками, производными задних частей вольфовых каналов и нефрогенной ткани задней части мезонефроса.

Теперь рассмотрим онтогенез биологического пола человека.

Формирование мужского пола

Формирование мужского пола начинается на 5-6 нед развития эмбриона с преобразований вольфовых протоков и завершается к 5-му месяцу развития плода.

На 6-8 нед развития эмбриона из производных задних частей вольфовых каналов и нефрогенной ткани задней части мезонефроса по верхнему краю первичной почки прорастает мезенхима, формирующая половой тяж (шнур), который разделяется, соединяясь с канальцами первичной почки, впадающими в ее проток, и дает

начало семенным трубочкам семенников. Из вольфовых же протоков формируются выводящие пути. Средняя часть вольфовых протоков удлиняется и преобразуется в выносящие протоки, а из нижней части образуются семенные пузырьки. Верхняя часть протока первичной почки становится придатком семенника (эпидидимис), а нижняя часть протока превращается в выносящий канал. После этого редуцируются (атрофируются) мюллеровы протоки, и от них остаются только верхние концы (морганья гидатида) и нижние концы (мужская маточка). Последняя находится в толще предстательной железы (простаты) у места впадения семявыносящего протока в мочеиспускательный канал. Простата, семенники и куперовы (бульбоуретральные) железы развиваются из эпителия стенки мочеполового синуса (мочеиспускательного канала) под влиянием тестостерона, уровень которого в крови 3-5-мес плода достигает такового в крови половозрелого мужчины, что обеспечивает маскулинизацию половых органов.

Под контролем тестостерона из вольфовых протоков и канальцев верхнего мезонефроса развиваются структуры внутренних мужских половых органов, а при воздействии дигидротестостерона (производное тестостерона) формируются наружные мужские половые органы. Мышечные и соединительнотканные элементы простаты развиваются из мезенхимы, а просветы простаты формируются уже после рождения в пубертатном периоде. Половой член формируется из зачатка головки члена в половом бугорке. При этом половые складки срастаются и образуют кожную часть мошонки, в которую через паховый канал врастают выпячивания брюшины, в которые затем смещаются яички. Смещение яичек в область таза к месту будущих паховых каналов начинается у 12-недельного эмбриона. Оно зависит от действия андрогенов и хорионического гормона и происходит за счет смещения анатомических структур. Яички проходят через паховые каналы и достигают мошонки только на 7-8 мес развития. В случае задержки опускания яичек в мошонку (из-за разных причин, включая генетические) развивается одноили двусторонний крипторхизм.

Формирование женского пола

Формирование женского пола происходит при участии мюллеровых протоков, из которых на 4-5 нед развития образуются зачатки внутренних женских половых органов: матка, фаллопиевы трубы,

верхние две трети влагалища. Канализация влагалища, образование полости, тела и шейки матки происходят только у 4-5-месячного плода путем развития мезенхимы из основания тела первичной почки, что способствует уничтожению свободных концов половых шнуров.

Мозговая часть яичников образуется из остатков тела первичной почки, а из полового валика (зачаток эпителия) продолжается врастание половых шнуров в корковую часть будущих яичников. В результате дальнейшего прорастания эти тяжи делятся на примордиальные фолликулы, каждый из которых состоит из гоноцита, окруженного слоем фолликулярного эпителия, - это резерв для образования в ходе овуляции будущих зрелых ооцитов (около 2 тыс.). Врастание половых тяжей продолжается после рождения девочки (до конца первого года жизни), но новые примордиальные фолликулы уже не образуются.

В конце первого года жизни мезенхима отделяет начало половых шнуров от половых валиков, и этот слой формирует соединительнотканную (белочную) оболочку яичника, поверх которой сохраняются остатки половых валиков в виде неактивного зачаткового эпителия.

Уровни дифференцировки пола и их нарушения

Пол человека тесно связан с особенностями онтогенеза и репродукции. Выделяют 8 уровней дифференцировки пола:

Генетический пол (молекулярный и хромосомный), или пол на уровне генов и хромосом;

Гаметный пол, или морфогенетическая структура мужских и женских гамет;

Гонадный пол, или морфогенетическая структура семенников и яичников;

Гормональный пол, или баланс мужских или женских половых гормонов в организме;

Соматический (морфологический) пол, или антропометрические и морфологические данные о половых органах и вторичных половых признаках;

Психический пол, или психическое и сексуальное самоопределение индивида;

Социальный пол, или определение роли индивида в семье и обществе;

Гражданский пол, или пол, регистрируемый при выдаче паспорта. Его также называют полом воспитания.

При совпадении всех уровней дифференцировки пола и нормализации всех звеньев репродуктивного процесса развивается человек с нормальным биологическим мужским или женским полом, нормальными половыми и генеративными потенциями, половым самосознанием, психосексуальной ориентацией и поведением.

Схема взаимосвязей между разными уровнями дифференцировки пола у человека приведена на рис. 56.

Началом дифференцировки пола следует считать 5 нед эмбриогенеза, когда путем разрастания мезенхимы формируется половой бугорок, потенциально представляющий собой либо зачаток головки полового члена, либо зачаток клитора - это зависит от формирования будущего биологического пола. Примерно с этого времени половые складки преобразовываются либо в мошонку, либо в половые губы. Во втором случае между половым бугорком и половыми складками открывается первичное половое отверстие. Любой уровень дифференцировки пола тесно связан с формированием как нормальной репродуктивной функции, так и ее нарушений, сопровождающихся полным или неполным бесплодием.

Генетический пол

Генный уровень

Генный уровень дифференцировки пола характеризуется экспрессией генов, определяющих направление половой дифференцировки бипотенциальных клеточных образований (см. выше) либо по мужскому, либо по женскому типу. Речь идет о целой генной сети, включающей гены, расположенные как на гоносомах, так и на аутосомах.

По состоянию на конец 2001 г.к генам, контролирующим онтогенез репродуктивных органов и дифференцировку зародышевых клеток, были отнесены 39 генов (Черных В.Б., Курило Л.Ф., 2001). По-видимому, теперь их стало еще больше. Рассмотрим наиболее важные из них.

Несомненно, что центральное место в сети генетического контроля дифференцировки пола по мужскому типу принадлежит гену SRY. Этот однокопийный, не имеющий интронов ген, локализован в дистальной части короткого плеча Y-хромосомы (Yp11.31-32). Он продуцирует фактор детерминации яичек (TDF), обнаруженный также у ХХ-мужчин и XY-женщин.

Рис. 56. Схема взаимосвязей между разными уровнями дифференцировки пола у человека (по Черных В.Б. и Курило Л.Ф., 2001). Гены, участвующие в дифференнцировке гонад и онтогенезе половых органов: SRY, SOX9, DAX1, WT1, SF1, GATA4, DHH, DHT. Гормоны и рецепторы к гормонам: FSH (фолликулостимулирующий гормон), LH (лютеинизирующий гормон), АМН (антимюллеров гормон), AMHR (ген рецептора AMHR), T, AR (ген андрогенного рецептора), GnRH (ген гонадотропин-рилизинг-гормона), GnRH-R (ген рецептора GnRH), LH-R (ген рецептора LH), FSH-R (ген рецептора FSH). Знаки: «-» и «+» обозначают отсутствие и наличие эффекта

Изначально активация гена SRY происходит в клетках Сертоли, продуцирующих антимюллеров гормон, воздействующий на чувствительные к нему клетки Лейдига, что индуцирует развитие семенных канальцев и регрессию мюллеровых протоков в формирующемся мужском организме. В этом гене обнаружено большое количество точковых мутаций, связанных с дизгенезией гонад и/или инверсией пола.

В частности, ген SRY может быть делетирован на Y-хромосоме, а при конъюгации хромосом в профазе первого мейотического деления может транслоцироваться на Х-хромосому или какую-либо аутосому, что также ведет к дисгенезии гонад и/или инверсии пола.

Во втором случае развивается организм XY-женщины, имеющей тяжевидные стрек-гонады при женских наружных гениталиях и феминизации телосложения (см. ниже).

Вместе с тем, вероятно формирование организма ХХ-мужчины, характеризующегося мужским фенотипом при женском кариотипе - это синдром де ля Шапелля (см. ниже). Транслокация гена SRY на Х-хромосому во время мейоза у мужчин встречается с частотой 2% и сопровождается тяжелыми нарушениями сперматогенеза.

В последние годы отмечено, что в процесс половой дифференцировки по мужскому типу вовлечен целый ряд генов, расположенных вне зоны локуса SRY (их несколько десятков). Например, для нормального сперматогенеза требуется не только наличие гонад, дифференцированных по мужскому типу, но и экспрессия генов, контролирующих развитие зародышевых клеток. К таким генам относится ген фактора азооспермии AZF (Yq11), микроделеции которого вызывают нарушения сперматогенеза; при них отмечаются и почти нормальное количество сперматозоидов, и олигозооспермия. Важная роль принадлежит генам, расположенным на Х-хромосоме и аутосомах.

В случае локализации на Х-хромосоме это ген DAX1. Он локализован в Хр21.2-21.3, в так называемом доза-чувствительном локусе инверсии пола (DDS). Считается, что этот ген в норме экспрессируется у мужчин и участвует в контроле развития их семенников и надпочечников, что может привести к адреногенитальному синдрому (АГС). Например, обнаружено, что дупликация DDS-участка ассоциируется с инверсией пола у XY-индивидов, а его утрата сопровождается мужским фенотипом и Х-сцепленной врожденной недостаточностью коры надпочечников. Всего в гене DAX1 выделены три типа мутаций: крупные делеции, однонуклеотидные делеции и замены оснований. Все они ведут к гипоплазии коры надпочечников и гипоплазии яичек вследствие нарушения диффе-

ренцировки стероидогенных клеток в ходе онтогенеза надпочечников и гонад, что проявляется АГС и гипогонадотропным гипогонадизмом из-за дефицита глюкокортикоидов, минералокортикоидов и тестостерона. У таких больных наблюдаются тяжелые нарушения сперматогенеза (вплоть до полного его блока) и дисплазия клеточной структуры яичек. И хотя у больных развиваются вторичные половые признаки, однако часто наблюдается крипторхизм вследствие дефицита тестостерона во время миграции яичек в мошонку.

Другим примером локализации гена на Х-хромосоме служит ген SOX3, принадлежащий к семейству SOX и относящийся к генам раннего развития (см. главу 12).

В случае локализации генов на аутосомах это, во-первых, ген SOX9, родственный гену SRY и содержащий HMG-бокс. Ген локализован на длинном плече хромосомы 17 (17q24-q25). Его мутации вызывают кампомелическую дисплазию, проявляющуюся множественными аномалиями скелета и внутренних органов. Кроме того, мутации гена SOX9 приводят к XY-инверсии пола (больные с женским фенотипом и мужским кариотипом). У таких больных наружные половые органы развиты по женскому типу или имеют двойственное строение, а их дисгенетические гонады могут содержать единичные половые клетки, но чаще представлены стрик-структурами (тяжами).

Следующие гены - это группа генов, регулирующих транскрипцию в ходе дифференцировки клеток, участвующих в онтогенезе гонад. Среди них гены WT1, LIM1, SF1 и GATA4. Причем первые 2 гена участвуют в первичной, а вторые два гена - во вторичной детерминации пола.

Первичная детерминация гонад по полу начинается с 6-недельного возраста эмбриона, а вторичная дифференцировка обусловлена гормонами, которые вырабатываются семенниками и яичниками.

Рассмотрим некоторые из этих генов. В частности, ген WT1, локализованный на коротком плече хромосомы 11 (11р13) и ассоциированный с опухолью Вилмса. Его экспрессия обнаружена в промежуточной мезодерме, дифференцирующейся мезенхиме метанефроса и гонадах. Показана роль этого гена как активатора, коактиватора или даже репрессора транскрипции, необходимого уже на стадии бипотенциальных клеток (до стадии активации гена SRY).

Предполагается, что ген WT1 ответственен за развитие полового бугорка и регулирует выход клеток из целомического эпителия, дающего начало клеткам Сертоли.

Также считается, что мутации гена WT1 могут вызвать инверсию пола при дефиците регуляторных факторов, участвующих в половой дифференцировке. Нередко такие мутации связаны с синдромами, характеризующимися аутосомно-доминантным типом наследования, включая WAGR-синдром, синдром Денис-Дрэша и синдром Фрэзье.

Например, WAGR-синдром обусловлен делецией гена WT1 и сопровождается опухолью Вилмса, аниридией, врожденными пороками развития мочеполовой системы, умственной отсталостью, дисгенезией гонад и предрасположенностью к гонадобластомам.

Синдром Денис-Дрэша обусловлен миссенс-мутацией в гене WT1 и только иногда сочетается с опухолью Вилмса, но для него почти всегда характерны ранняя манифестация тяжелой нефропатии с потерей белка и нарушениями полового развития.

Синдром Фрэзье обусловлен мутацией в донорном сайте сплайсинга экзона 9 гена WT1 и проявляется дисгенезией гонад (женский фенотип при мужском кариотипе), поздним началом нефропатии и очаговым склерозом клубочков почек.

Рассмотрим также ген SF1, локализованный на хромосоме 9 и действующий как активатор (рецептор) транскрипции генов, участвующих в биосинтезе стероидных гормонов. Продукт этого гена активирует синтез тестостерона в клетках Лейдига и регулирует экспрессию ферментов, контролирующих биосинтез стероидных гормонов в надпочечниках. Кроме того, ген SF1 регулирует экспрессию гена DAX1, у которого в промоторе обнаружен SF1-сайт. Предполагается, что в ходе морфогенеза яичников ген DAX1 предотвращает транскрипцию гена SOX9 через репрессию транскрипции гена SF1. И наконец, ген CFTR , известный как ген муковисцидоза, наследуемый по аутосомно-рецессивному типу. Этот ген локализован на длинном плече хромосомы 7 (7q31) и кодирует белок, отвечающий за трансмембранный перенос ионов хлора. Рассмотрение этого гена уместно, так как у мужчин - носителей мутантного аллеля гена CFTR часто наблюдаются двустороннее отсутствие семявыносящих протоков и аномалии придатков яичек, приводящие к обструктивной азооспермии.

Хромосомный уровень

Как известно, яйцеклетка всегда несет одну Х-хромосому, тогда как сперматозоид несет либо одну Х-хромосому, либо одну Y-хромосому (их соотношение примерно одинаковое). Если яйцеклетка оплодот-

воряется сперматозоидом с Х-хромосомой, то у будущего организма формируется женский пол (кариотип: 46, ХХ; содержит две одинаковые гоносомы). Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом с Y-хромосомой, то формируется мужской пол (кариотип: 46, XY; содержит две разные гоносомы).

Таким образом, формирование мужского пола в норме зависит от наличия в хромосомном наборе одной Х- и одной Y-хромосомы. В дифференцировке пола решающая роль принадлежит Y-хромосоме. Если ее нет, то дифференцировка пола идет по женскому типу независимо от числа Х-хромосом. В настоящее время на Y-хромосоме идентифицированы 92 гена. Помимо генов, формирующих мужской пол, на длинном плече этой хромосомы локализованы:

GBY (ген гонадобластомы) или онкоген, инициирующий опухоль в дисгенетичных гонадах, развивающихся при мозаичных формах с кариотипом 45,X/46,XY у лиц с мужским и женским фенотипом;

GCY (локус контроля роста), находящийся проксимальнее части Yq11; его утрата или нарушение последовательностей обусловливает низкорослость;

SHOX (локус псевдоаутосомного региона I), участвующий в контроле роста;

Ген белка клеточных мембран или H-Y-антиген гистосовместимости, ранее ошибочно считавшийся главным фактором детерминации пола.

Теперь рассмотрим нарушения генетического пола на хромосомном уровне. Такого рода нарушения, как правило, связаны с неправильным расхождением хромосом в анафазе митоза и профазе мейоза, а также с хромосомными и геномными мутациями, в результате которых вместо наличия двух одинаковых или двух разных гоносом и аутосом могут быть:

Числовые аномалии хромосом, при которых в кариотипе выявляются одна и более дополнительные гоносомы или аутосомы, отсутствие одной из двух гоносом или их мозаичные варианты. Среди примеров таких нарушений: синдромы Клайнфельтера - полисомия по Х-хромосоме у мужчин (47, XXY), полисомия по Y-хромосоме у мужчин (47, XYY), синдром трипло-Х (полисомия по Х-хромосоме у женщин (47, ХХХ), синдром Шерешевского -Тернера (моносомия по Х-хромосоме у женщин, 45, Х0), мозаичные случаи анеуплоидии по гоносомам; маркерные

Или мини-хромосомы, происходящие от одной из гоносом (ее дериваты), а также синдромы трисомии по аутосомам, в том числе синдром Дауна (47, ХХ,+21), синдром Патау (47, XY,+13) и синдром Эдвардса (47, ХХ,+18)). Структурные аномалии хромосом, при которых в кариотипе выявляется часть одной гоносомы или аутосомы, что определяется как микро- и макроделеции хромосом (потеря отдельных генов и целых участков соответственно). К числу микроделеций относятся: делеция участка длинного плеча Y-хромосомы (локус Yq11) и связанная с ней потеря локуса AZF или фактора азооспермии, а также делеция гена SRY, приводящая к нарушениям сперматогенеза, дифференцировки гонад и инверсии пола XY. В частности, в локусе AZF имеется ряд генов и генных семейств, ответственных за определенные стадии сперматогенеза и фертильность у мужчин. В локусе три активных субрегиона: а, b и с. Локус присутствует во всех клетках, кроме эритроцитов. Однако локус активен только в клетках Сертоли.

Считается, что частота мутаций локуса AZF в 10 раз выше, чем частота мутаций в аутосомах. Причиной мужского бесплодия служит высокий риск передачи сыновьм Y-делеций, затрагивающих этот локус. В последние годы исследование локуса стало обязательным правилом при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО), а также у мужчин с показателем сперматозоидов менее 5 млн/мл (азооспермия и олигоспермия тяжелой степени).

К числу макроделеций относятся: синдром де ля Шапелля (46,ХХ-мужчина), синдром Вольфа-Хиршхорна (46, ХХ,4р-), синдром «кошачьего крика» (46, XY,5p-), синдром частичной моносомии хромосомы 9 (46, XX, 9р-). Например, синдром де ля Шапелля - это гипогонадизм при мужском фенотипе, мужской психосоциальной ориентации и женском генотипе. По клинике имеет сходство с синдромом Клайнфельтера, сочетается с гипоплазией яичек, азооспермией, гипоспадией (дефицит тестостерона вследствие внутриутробной недостаточности его синтеза клетками Лейдига), умеренно выраженной гинекомастией, глазной симптоматикой, нарушением сердечной проводимости и задержкой роста. Патогенетические механизмы тесно связаны с механизмами истинного гермафродитизма (см. ниже). И та, и другая патологии развиваются спорадически, часто в одних и тех же семьях; большинство случаев SRY - негативные.

Кроме микро- и макроделеций, выделяют пери- и парацентрические инверсии (участок хромосомы переворачивается на 180° внутри хромосомы с вовлечением центромеры или внутри плеча без вовлечения центромеры). По последней номенклатуре хромосом, инверсия обозначается символом Ph. У больных с бесплодием и невынашиванием беременности часто выявляются мозаичный сперматогенез и олигоспермия, связанные с инверсиями следующих хромосом:

Хромосома 1; часто наблюдается Ph 1p34q23, вызывающая полный блок сперматогенеза; реже выявляется Ph 1p32q42, приводящая к блоку сперматогенеза на стадии пахитены;

Хромосомы 3, 6, 7, 9, 13, 20 и 21.

Реципрокные и нереципрокные транслокации (взаимный равный и неравный обмен между негомологичными хромосомами) встречаются между хромосомами всех классифицированных групп. Примером реципрокной транслокации является Y-аутосомная транслокация, сопровождающаяся нарушением дифференцировки пола, репродукции и бесплодием у мужчин вследствие аплазии сперматогенного эпителия, торможения или блока сперматогенеза. Другой пример - редкие транслокации между гоносомами X-Y, Y-Y. Фенотип у таких больных может быть женским, мужским или двойственным. У мужчин с транслокацией Y-Y наблюдается олигоили азооспермия в результате частичного или полного блока сперматогенеза на стадии образования сперматоцита I.

Особый класс - это транслокации робертсоновского типа между акроцентрическими хромосомами. Они встречаются у мужчин с нарушением сперматогенеза и/или бесплодием чаще, чем реципрокные транслокации. Например, робертсоновская транслокация между хромосомами 13 и 14 приводит либо к полному отсутствию сперматогониев в семенных канальцах, либо к незначительным изменениям их эпителия. Во втором случае мужчины могут сохранять фертильность, хотя чаще всего у них обнаруживается блок сперматогенеза на стадии сперматоцитов. К классу транслокаций относятся также полицентрические или дицентрические хромосомы (с двумя центромерами) и кольцевые хромосомы (центрические кольца). Первые возникают в результате обмена двух центрических фрагментов гомологичных хромосом, они выявляются у пациентов с нарушением репродукции. Вторые представляют собой замкнутые в кольцо структуры с вовлечением центромеры. Их образование связано с повреждением обоих плеч хромосомы, в результате чего свободные концы ее фрагмента,

Гаметный пол

Для иллюстрации возможных причин и механизмов нарушений гаметного уровня дифференцировки пола рассмотрим на основе данных электронной микроскопии процесс образования гамет в ходе нормального мейоза. На рис. 57 приведена модель синаптонемного комплекса (СК), отражающая последовательность событий при синапсисе и десинапсисе хромосом, участвующих в кроссинговере.

На начальной стадии первого деления мейоза, соответствующей окончанию интерфазы (стадия пролептотены), гомологичные родительские хромосомы деконденсированы, и в них видны начинающие формироваться осевые элементы. Каждый из двух элементов включает две сестринские хроматиды (соответственно 1 и 2, а также 3 и 4). На этой и следующей (второй) стадии - лептотене - происходит непосредственное формирование осевых элементов гомологичных хромосом (видны петли хроматина). Начало третьей стадии - зиготены - характеризуется подготовкой к сборке центрального элемента СК, а в конце зиготены начинается синапсис или конъюгация (слипание по

Рис. 57. Модель синаптонемного комплекса (по Preston D., 2000). Цифры 1, 2 и 3, 4 обозначают сестринские хроматиды гомологичных хромосом. Другие разъяснения приведены в тексте

длине) двух боковых элементов СК, совместно формирующих центральный элемент, или бивалент, включающий четыре хроматиды.

При прохождении зиготены гомологичные хромосомы ориентируются теломерными концами к одному из полюсов ядра. Формирование центрального элемента СК полностью завершается на следующей (четвертой) стадии - пахитене, когда в результате процесса конъюгации образуется гаплоидное число половых бивалентов. В каждом биваленте четыре хроматиды - это так называемое хромомерное строение. Начиная со стадии пахитены, половой бивалент постепенно смещается к периферии ядра клетки, где преобразуется в плотное половое тельце. В случае мужского мейоза это будет сперматозоид I порядка. На следующей (пятой) стадии - диплотене - завершается синапсис гомологичных хромосом и происходит их десинапсис или взаимное отталкивание. При этом СК постепенно редуцируется и сохраняется лишь в участках хиазм или зонах, в которых непосредственно происходит кроссинговер или рекомбинационный обмен наследственным материалом между хроматидами (см. главу 5). Такие зоны называются рекомбинационными узелками.

Таким образом, хиазма - это участок хромосомы, в котором две из четыре хроматид полового бивалента вступают между собой в кроссинговер. Именно хиазмы удерживают гомологичные хромосомы в одной паре и обеспечивают расхождение гомологов к разным полюсам в анафазе I. Наступившее в диплотене отталкивание продолжается на следующей (шестой) стадии - диакинезе, когда происходит модификация осевых элементов с разделением осей хроматид. Диакинез завершается конденсацией хромосом и разрушением ядерной мембраны, что соответствует переходу клеток в метафазу I.

На рис. 58 приведено схематическое изображение осевых элементов или двух боковых (овальных) тяжей - стержней центрального пространства СК с формированием тонких поперечных линий между ними. В центральном пространстве СК между боковыми стержнями видна плотная зона наложения поперечных линий, и видны петли хроматина, отходящие от боковых стержней. Более светлый эллипс в центральном пространстве СК - это рекомбинационный узелок. В ходе дальнейшего мейоза (например, мужского) в наступившей анафазе II расходятся четыре хроматиды, формирующие униваленты по отдельным гоносомам Х и Y, и таким образом из каждой делящейся клетки образуются четыре сестринские клетки, или сперматиды. Каждая сперматида имеет гаплоидный набор

хромосом (редуцирована вдвое) и содержит перекомбинированный генетический материал.

В периоде половой зрелости мужского организма сперматиды вступают в сперматогенез и благодаря серии морфофизиологических трансформаций превращаются в функционально активные сперматозоиды.

Нарушения гаметного пола - это либо результат нарушенного генетического контроля миграции первичных половых клеток (ППК) в закладки гонад, что приводит к снижению количества или даже полному отсутствию клеток Сертоли (синдром клеток Сертоли), либо результат возникновения мейотических мутаций, обусловливающих нарушение конъюгации гомологичных хромосом в зиготене.

Как правило, нарушения гаметного пола вызваны аномалиями хромосом в самих гаметах, что, например, в случае мужского мейоза проявляется олиго-, азоо- и тератозооспермией, отрицательно сказывающейся на репродуктивной способности мужчины.

Показано, что аномалии хромосом в гаметах ведут к их элиминации, гибели зиготы, эмбриона, плода и новорожденного, обусловливают абсолютное и относительное мужское и женское бесплодие, являются причинами спонтанных абортов, замерших беременностей, мертворождений, рождений детей с пороками развития и ранней детской смертности.

Гонадный пол

Дифференцировка гонадного пола предусматривает создание в организме морфогенетической структуры гонад: или семенников, или яичников (см. выше рис. 54).

При изменениях гонадного пола, вызванных действием генетических и средовых факторов, основными нарушениями являются: аге-

Рис. 58. Схематическое изображение центрального пространства синаптонемного комплекса (по Сорокиной Т.М., 2006)

незия или дисгенезия гонад (включая смешанный тип) и истинный гермафродитизм. Половая система обоих полов развивается в начале внутриутробного онтогенеза по единому плану параллельно с развитием выделительной системы и надпочечников - так называемая индифферентная стадия. Первая закладка половой системы в виде целомического эпителия происходит у зародыша на поверхности первичной почки - вольфово тело. Затем наступает стадия гонобластов (эпителий половых валиков), из которых развиваются гоноциты. Их окружают клетки фолликулярного эпителия, обеспечивающие трофику.

В строму первичной почки из половых валиков идут тяжи, состоящие из гоноцитов и фолликулярных клеток, и одновременно от тела первичной почки к клоаке идет мюллеров (парамезонефральный) проток. Далее идет раздельное развитие мужских и женских гонад. Происходит следующее.

А. Мужской пол. По верхнему краю первичной почки прорастает мезенхима, формирующая половой тяж (шнур), который разделяется, соединяясь с канальцами первичной почки, впадающими в ее проток, и дает начало семенным трубочкам семенников. При этом из почечных канальцев формируются выносящие канальцы. В дальнейшем верхняя часть протока первичной почки становится придатком семенника, а нижняя превращается в семявыносящий канал. Семенники и простата развиваются из стенки мочеполового синуса.

Действие гормонов мужских гонад (андрогенов) зависит от действия гормонов передней доли гипофиза. Выработка андрогенов обеспечивается совместной секрецией интерстициальных клеток семенников, сперматогенного эпителия и поддерживающих клеток.

Простата - это железисто-мышечный орган, состоящий из двух боковых долек и перешейка (средняя долька). В простате около 30-50 желез, их секрет выбрасывается в семявыносящий проток в момент эякуляции. К продуктам, секретируемым семенными пузырьками и простатой (первичная сперма), по мере их продвижения по семявыносящему и мочеиспускательному каналам добавляется (в верхней части мочеиспускательного канала) мукоид и схожие с ним по составу продукты бульбоуретральных желез или куперовых клеток. Все эти продукты перемешиваются и выходят в виде дефинитивной спермы - жидкости со слабощелочной реакцией, в которой находятся сперматозоиды и содержатся необходимые для их функционирования вещества: фруктоза, лимонная кислота,

цинк, кальций, эрготонин, ряд ферментов (протеиназы, глюкозидазы и фосфатазы).

Б. Женский пол. Происходит развитие мезенхимы у основания тела первичной почки, что приводит к уничтожению свободных концов половых шнуров. При этом проток первичной почки атрофируется, а мюллеров проток, наоборот, дифференцируется. Его верхние части становятся маточными (фаллопиевыми) трубами, концы которых раскрываются в виде воронок и охватывают яичники. Нижние части мюллеровых протоков сливаются и дают начало матке и влагалищу.

Мозговой частью яичников становятся остатки тела первичной почки, а от полового валика (зачаток эпителия) продолжается врастание половых шнуров в корковую часть будущих яичников. Продукты женских гонад - это фолликулостимулирующий гормон (эстроген) или фолликулин и прогестерон.

Рост фолликулов, овуляция, циклические изменения желтого тела, чередование продукции эстрогена и прогестерона определяются соотношениями (сдвигами) между гонадотропными гормонами гипофиза и специфическими активаторами адреногипофизотропной зоны гипоталамуса, контролирующей гипофиз. Поэтому нарушения регуляторных механизмов на уровне гипоталамуса, гипофиза и яичников, развившиеся, например, в результате опухолей, черепно-мозговых травм, инфицирования, интоксикаций или психоэмоциональных стрессов, расстраивают половую функцию и становятся причинами преждевременного полового созревания или нарушений менструального цикла.

Гормональный пол

Гормональный пол - это поддержание в организме баланса мужских и женских половых гормонов (андрогенов и эстрогенов). Детерминирующим началом развития организма по мужскому типу служат два андрогенных гормона: антимюллеров гормон, или АМН (MIS-фактор), вызывающий регрессию мюллеровых протоков, и тестостерон. MIS-фактор активируется под действием гена GATA4, локализованного в 19р13.2-33 и кодирующего белок - гликопротеин. Его промотор содержит сайт, распознающий ген SRY, с которым связывается консенсусная последовательность - AACAAT/A.

Секреция гормона АМН начинается на 7 нед эбриогенеза и продолжается до пубертатного возраста, затем резко падает у взрослых (с сохранением очень низкого уровня).

Предполагают, что АМН необходим для развития яичек, созревания сперматозоидов и ингибирования роста опухолевых клеток. Под контролем тестостерона из вольфовых протоков формируются внутренние мужские половые органы. Этот гормон превращается в 5-альфатестостерон, и с его помощью из мочеполового синуса формируются наружные мужские половые органы.

Биосинтез тестостерона активируется в клетках Лейдига под действием активатора транскрипции, кодируемого геном SF1 (9q33).

Оба этих гормона оказывают и местное, и общее действие на маскулинизацию экстрагенитальных тканей-мишеней, чем обусловливают половой дисморфизм ЦНС, внутренних органов и размеров тела.

Таким образом, важная роль в окончательном формировании наружных мужских половых органов принадлежит андрогенам, вырабатываемым в надпочечниках и яичках. Причем необходимы не только нормальный уровень андрогенов, но их нормально функционирующие рецепторы, так как в противном случае развивается синдром нечувствительности к андрогенам (ATS).

Андрогенный рецептор кодируется геном AR, локализованным в Xq11. В этом гене идентифицировано свыше 200 точковых мутаций (в основном однонуклеотидных замен), связанных с инактиваций рецептора. В свою очередь, эстрогены и их рецепторы играют важную роль во вторичной детерминации пола у мужчин. Они необходимы для улучшения их репродуктивной функции: созревания сперматозоидов (повышения их качественных показателей) и костной ткани.

Нарушения гормонального пола происходят вследствие дефектов биосинтеза и метаболизма андрогенов и эстрогенов, участвующих в регуляции строения и функционирования органов репродуктивной системы, что обусловливает развитие ряда врожденных и наследственных заболеваний, таких, как АГС, гипергонадотропный гипогонадизм и др. Например, наружные гениталии у мужчин формируются по женскому типу при дефиците или полном отсутствии андрогенов независимо от наличия или отсутствия эстрогенов.

Соматический пол

Нарушения соматического (морфологического) пола могут быть вызваны дефектами образования рецепторов половых гормонов в тканях (органах) - мишенях, что связано с развитием женского фенотипа с мужским кариотипом или синдрома полной тестикулярной феминизации (синдрома Морриса).

Синдром характеризуется Х-сцепленным типом наследования и является наиболее частой причиной ложного мужского гермафродитизма, проявляющегося в полной и неполной формах. Это больные с женским фенотипом и мужским кариотипом. У них яички расположены внутрибрюшинно или по ходу паховых каналов. Наружные гениталии имеют разную степень маскулинизации. Производные мюллеровых протоков - матка, фаллопиевы трубы - отсутствуют, вагинальный отросток укорочен и слепо заканчивается.

Производные вольфовых протоков - семявыносящий проток, семенные пузырьки и придатки семенников - гипоплазированы в разной степени. В пубертате у больных отмечается нормальное развитие грудных желез, за исключением бледности и уменьшения диаметра ареол сосков, скудное оволосение лобка и подмышечных впадин. Иногда вторичное оволосение отсутствует. У больных нарушено взаимодействие андрогенов и их специфических рецепторов, поэтому генетические мужчины чувствуют себя как женщины (в отличие от транссексуалов). При гистологическом исследовании у них выявляются гиперплазия клеток Лейдига и клеток Сертоли, а также отсутствие сперматогенеза.

Примером неполной тестикулярной феминизации является синдром Рейфенштейна. Это, как правило, мужской фенотип с гипоспадией, гинекомастией, мужским кариотипом и бесплодием. Вместе с тем, может быть мужской фенотип со значительными дефектами маскулинизации (микропенис, промежностная гипоспадия и крипторхизм), а также женский фенотип с умеренной клитеромегалией и незначительным сращением половых губ. Кроме того, у фенотипических мужчин с полной маскулинизацией выделяют мягкую форму синдрома тестикулярной феминизации с гинекомастией, олигозооспермией или азооспермией.

Психический, социальный и гражданский пол

Рассмотрение нарушений психического, социального и гражданского пола у человека не является задачей этого учебного пособия, так как подобного рода нарушения касаются отклонений в половом самосознании и самовоспитании, половой ориентации и половой роли индивида и тому подобных психических, психологических и других социально значимых факторов полового развития.

Рассмотрим пример транссексуализма (одного из частых нарушений психического пола), сопровождающегося патологическим стремлением индивида к изменению своего пола. Нередко этот синдром

называют сексуально-эстетической инверсией (эолизмом) или психическим гермафродитизмом.

Аутоидентификация и половое поведение индивида закладываются еще во внутриутробном периоде развития организма через созревание структур гипоталамуса, что в некоторых случаях может обусловить развитие транссексуальности (интерсексуальности), т.е. двойственности строения наружных гениталий, например, при АГС. Такая двойственность приводит к неправильной регистрации гражданского (паспортного) пола. Ведущие симптомы: инверсия половой идентичности и социализации личности, проявляющаяся в отвергании своего пола, психосоциальной дизадаптации и аутодеструктивном поведении. Средний возраст больных, как правило, составляет 20-24 года. Мужской транссексуализм встречается значительно чаще женского (3:1). Описаны семейные случаи и случаи транссексуализма среди монозиготных близнецов.

Природа болезни неясна. Психиатрические гипотезы в целом не подтверждаются. В некоторой степени объяснением может быть гормональнозависимая дифференцировка мозга, происходящая параллельно с развитием гениталий. Например, показана связь уровня половых гормонов и нейротрансмиттеров во время критических периодов развития ребенка с половой идентификацией и психосоциальной ориентацией. Кроме того, предполагается, что генетической предпосылкой женского транссексуализма может быть недостаточность 21-гидроксилазы у матери или плода, вызванная пренатальным стрессом, частота которого значительно выше у больных по сравнению с обычной популяцией.

Причины транссексуализма можно рассматривать с двух позиций.

Первая позиция - это нарушение дифференцировки психического пола вследствие несоответствия между дифференцировкой наружных гениталий и дифференцировкой полового центра мозга (опережение первой и отставание второй дифференцировки).

Вторая позиция - это нарушение дифференцировки биологического пола и формирования последующего полового поведения в результате дефекта рецепторов половых гормонов или их аномальной экспрессии. Не исключено, что эти рецепторы могут быть расположены в структурах мозга, необходимых для формирования последующего полового поведения. Следует также отметить, что транссексуализм противоположен синдрому тестикулярной

феминизации, при котором у пациентов никогда не возникает сомнений в их принадлежности к женскому полу. Кроме того, этот синдром следует отличать от синдрома трансвестизма как психиатрической проблемы.

Классификации генетических нарушений репродукции

В настоящее время имеется множество классификаций генетических нарушений репродукции. Как правило, в них учитываются особенности дифференцировки пола, генетический и клинический полиморфизм при нарушениях полового развития, спектр и частота генетических, хромосомных и гормональных нарушений и другие особенности. Рассмотрим одну из последних, наиболее полных классификаций (Grumbach M. et al., 1998). В ней выделяют следующее.

I. Нарушения дифференцировки гонад.

Истинный гермафродитизм.

Дисгенезия гонад при синдроме Клайнфельтера.

Синдром дисгенезии гонад и его варианты (синдром Шерешевского-Тернера).

Полная и неполная формы ХХ-дисгенезии и XY-дисгенезии гонад. В качестве примера рассмотрим дисгенезию гонад при кариотипе 46,ХУ Если ген SRY определяет дифференцировку гонад в яички, то его мутации приводят к дисгенезии гонад у XY-эмбрионов. Это лица с женским фенотипом, высоким ростом, мужским телосложением и кариотипом. У них выявляются женское или двойственное строение наружных гениталий, отсутствует развитие молочных желез, проявляется первичная аменорея, скудное половое оволосение, гипоплазия матки и фаллопиевых труб и самих гонад, которые представлены соединительнотканными тяжами, расположенными высоко в малом тазу. Нередко этот синдром называют чистой формой дисгенезии гонад с кариотипом 46,XY.

II. Женский ложный гермафродитизм.

Андрогениндуцированный.

Врожденная гипоплазия коры надпочечников или АГС. Это распространенное аутосомно-рецессивное заболевание, которое в 95% случаев является результатом дефицита фермента 21-гидроксилазы (цитохром P45 С21). Подразделяется на «классическую» форму (частота в популяции 1:5000-10000 новорожденных) и «неклассическую» форму (частота 1:27-333) в зависимости от клинического проявления. Ген 21-гидроксилазы

(CYP21B) картирован на коротком плече хромосомы 6 (6р21.3). В этом локусе выделены два тандемно расположенных гена - функционально активный ген CYP21B и псевдоген CYP21A, неактивный вследствие либо делеции в экзоне 3, либо инсерции со сдвигом рамки считывания в экзоне 7, либо нонсенс-мутации в экзоне 8. Наличие псевдогена ведет к нарушениям спаривания хромосом в мейозе и, следовательно, к конверсии гена (перемещению фрагмента активного гена на псевдоген) или делеции части смыслового гена, что нарушает функцию активного гена. На долю конверсии гена приходится 80% мутаций, на долю делеций - 20% мутаций.

Недостаточность ароматазы или мутация гена CYP 19, ARO (ген P450 - ароматазы), локализован в сегменте 15q21.1.

Поступление андрогенов и синтетических прогестагенов от матери.

Неандрогениндуцированный, вызванный тератогенными факторами и связанный с пороками развития кишечника и мочевыводящих путей.

III. Мужской ложный гермафродитизм.

1. Нечувствительность ткани яичек к ХГ и ЛГ (агенезия и гипоплазия клеток).

2. Врожденные дефекты биосинтеза тестостерона.

2.1. Дефекты ферментов, влияющих на биосинтез кортикостероидов и тестостерона (варианты врожденной гиперплазии коры надпочечников):

■ дефект STAR (липоидная форма врожденной гиперплазии коры надпочечников);

■ недостаточность 3 бета-HSD (3 бетагидрокортикоиддегидрогеназы);

■ недостаточность гена CYP 17 (ген цитохрома P450C176) или 17альфа-гидроксилазы-17,20-лиазы.

2.2. Дефекты ферментов, первично нарушающие биосинтез тестостерона в яичках:

■ недостаточность CYP 17 (ген цитохрома P450C176);

■ недостаточность 17 бета-гидростероиддегидрогеназы, тип 3 (17 бета-HSD3).

2.3. Дефекты чувствительности тканей-мишеней к андрогенам.

■ 2.3.1. Нечувствительность (резистентность) к андрогенам:

синдром полной тестикулярной феминизации (синдром

Морриса);

синдром неполной тестикулярной феминизации (болезнь Рейфенштейна);

нечувствительность к андрогенам у фенотипически нормальных мужчин.

■ 2.3.2. Дефекты метаболизма тестостерона в периферических тканях - дефицит 5 гамма-редуктазы (SRD5A2) или псевдовагинальная перинеоскротальная гипоспадия.

■ 2.3.3. Дисгенетический мужской псевдогермафродитизм:

неполная XY-дисгенезия гонад (мутация гена WT1) или синдром Фрэзье;

X/XY-мозаицизм и структурные аномалии (Хр+, 9р-,

миссенс-мутация гена WT1 или синдром Денис-Дрэша; делеция гена WT1 или синдром WAGR; мутация гена SOX9 или кампомелическая дисплазия; мутация гена SF1;

Х-сцепленная тестикулярная феминизация или синдром Морриса.

■ 2.3.4. Дефекты синтеза, секреции и ответа на антимюллеров гормон - синдром персистенции мюллеровых протоков

■ 2.3.5. Дисгенетический мужской псевдогермафродитизм, вызванный материнскими прогестагенами и эстрогенами.

■ 2.3.6. Дисгенетический мужской псевдогермафродитизм, вызванный воздействием химических факторов среды.

IV. Неклассифицированные формы аномалий полового развития у мужчин: гипоспадия, двойственное развитие гениталий у XY-мужчин c мВПР.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ БЕСПЛОДИЯ

В качестве генетических причин бесплодия выделяют: синаптические и десинаптические мутации, аномальный синтез и сборку компонентов СК (см. выше гаметный пол).

Определенную роль играет аномальная конденсация гомологов хромосом, приводящая к маскировке и исчезновению точек инициации конъюгации и, следовательно, ошибкам мейоза, возникающим в любых его фазах и стадиях. Незначительная часть нарушений приходится на синаптические дефекты в профазе первого деления в

виде асинаптических мутаций, тормозящих сперматогенез до стадии пахитены в профазе I, что приводит к превышению числа клеток в лептотене и зиготене, отсутствию полового пузырька в пахитене, обусловливает наличие неконъюгирующего сегмента бивалента и не полностью сформированного синаптонемного комплекса.

Более частыми являются десинаптические мутации, которые блокируют гаметогенез до стадии метафазы I, вызывая дефекты СК, включая его фрагментацию, полное отсутствие или нерегулярность, а также асимметрию конъюгации хромосом.

Вместе с тем, могут наблюдаться частично синаптированные би- и мультисинаптонемные комплексы, их ассоциации с половыми XY-бивалентами, не смещающиеся на периферию ядра, а «заякоревающиеся» в его центральной части. В таких ядрах не образуются половые тельца, и клетки с этими ядрами подвергаются селекции на стадии пахитены - это так называемый пахитенный арест.

Классификация генетических причин бесплодия

1. Гоносомные синдромы (включая мозаичные формы): синдромы Клайнфельтера (кариотипы: 47,XXY и 47, XYY); YY-анеуплоидии; инверсии пола (46,ХХ и 45,Х - мужчины); структурные мутации Y-хромосомы (делеции, инверсии, кольцевые хромосомы, изохромосомы).

2. Аутосомные синдромы, обусловленные: реципрокными и робертсоновскими транслокациями; другими структурными перестройками (включая маркерные хромосомы).

3. Синдромы, обусловленные трисомией хромосомы 21 (болезнь Дауна), частичными дупликациями или делециями.

4. Хромосомные гетероморфизмы: инверсия хромосомы 9, или Ph (9); семейная инверсия Y-хромосомы; увеличенный гетерохроматин Y-хромосомы (Ygh+); увеличенный или уменьшенный перицентромерный конститутивный гетерохроматин; увеличенные или дуплицированные сателлиты акроцентрических хромосом.

5. Хромосомные аберрации в сперматозоидах: тяжелые первичные тестикулопатии (последствия лучевой терапии или химиотерапии).

6. Мутации Y-сцепленных генов (например, микроделеция в локусе AZF).

7. Мутации Х-сцепленных генов: синдром нечувствительности к андрогенам; синдромы Кальмана и Кеннеди. Рассмотрим синдром Кальмана - это врожденное (часто семейное) нарушение секреции гонадотропинов у лиц обоего пола. Синдром обусловлен дефектом гипоталамуса, проявляющимся дефицитом гонадотропин-рилизинг-гормона, что ведет к снижению выработки гонадотропинов гипофизом и развитию вторичного гипогонадотропного гипогонадизма. Сопровождается дефектом обонятельных нервов и проявляется аносмией или гипосмией. У больных мужчин наблюдается евнухоидизм (яички по размерам и консистенции остаются на пубертатном уровне), отсутствует цветовое зрение, имеются врожденная глухота, расщелина губы и нёба, крипторхизм и костная патология с укорочением IV пястной кости. Иногда проявляется гинекомастия. При гистологическом исследовании выявляются незрелые семенные канальцы, выстланные клетками Сертоли, сперматогониями или первичными сперматоцитами. Клетки Лейдига отсутствуют, вместо них мезенхимальные предшественники, которые при введении гонадотропинов развиваются в клетки Лейдига. Х-сцепленная форма синдрома Кальмана вызвана мутацией гена KAL1, кодирующего аносмин. Этот белок играет ключевую роль в миграции секретирующих клеток и росте обонятельных нервов к гипоталамусу. Также описано аутосомно-доминантное и аутосомнорецессивное наследование этого заболевания.

8. Генетические синдромы, при которых бесплодие является ведущим симптомом: мутации гена муковисцидоза, сопровождающиеся отсутствием vas deferens; CBAVD- и CUAVD-синдромы; мутации генов, кодирующих бета-субъединицу ЛГ и ФСГ; мутации генов, кодирующих рецепторы к ЛГ и ФСГ.

9. Генетические синдромы, при которых бесплодие не является ведущим симптомом: недостаточность активности ферментов стероидогенеза (21-бета-гидроксилаза и др.); недостаточность редуктазной активности; анемия Фанкони, гемохроматоз, бетаталассемия, миотоническая дистрофия, мозжечковая атаксия с гипогонадотропным гипогонадизмом; синдромы Барде-Бидля, Нунан, Прадера-Вилли и Прюна-Белли.

Бесплодие у женщин бывает при следующих нарушениях. 1. Гоносомные синдромы (включая мозаичные формы): синдром Шерешевского-Тернера; дисгенезия гонад с низким ростом -

кариотипы: 45,Х; 45Х/46,ХХ; 45,Х/47,ХХХ; Xq-изохромосома; del (Xq); del (Xp); r(X).

2. Дисгенезии гонад с линией клеток, несущих Y-хромосому: смешанная дисгенезия гонад (45,X/46,XY); дисгенезия гонад при кариотипе 46,XY (синдром Свайера); дисгенезия гонад при истинном гермафродитизме с линией клеток, несущих Y-хромосому или имеющих транслокации между Х-хромосомой и аутосомами; дисгенезия гонад при синдроме трипло-Х (47,ХХХ), включая мозаичные формы.

3. Аутосомные синдромы, обусловленные инверсиями или реципрокными и робертсоновскими транслокациями.

4. Хромосомные аберрации в ооцитах женщин в возрасте старше 35 лет, а также в ооцитах женщин с нормальным кариотипом, у которых 20% ооцитов и более могут иметь хромосомные аномалии.

5. Мутации в Х-сцепленных генах: полная форма тестикулярной феминизации; синдром ломкой Х-хромосомы (FRAXA, синдром fraX); синдром Кальмана (см. выше).

6. Генетические синдромы, при которых бесплодие является ведущим симптомом: мутации в генах, кодирующих субъединицу ФСГ, рецепторы к ЛГ и ФСГ и рецептор гонадолиберина; синдромы BPES (блефарофимоз, птоз, эпикант), Денис-Дрэша и Фрэзье.

7. Генетические синдромы, при которых бесплодие не является ведущим симптомом: недостаточность ароматической активности; недостаточность ферментов стероидогенеза (21-бета- гидроксилаза, 17-бета-гидроксилаза); бета-талассемия, галактоземия, гемохроматоз, миотоническая дистрофия, муковисцидоз, мукополисахаридозы; мутации гена DAX1; синдром Прадера- Вилли.

Однако эта классификация не учитывает ряд наследственных заболеваний, связанных с мужским и женским бесплодием. В частности, в нее не вошла гетерогенная группа болезней, объединенных общим названием «аутосомно-рецессивный синдром Картагенера», или синдром неподвижности ресничек клеток реснитчатого эпителия верхних дыхательных путей, жгутиков сперматозоидов, фибрий ворсинок яйцеводов. Например, к настоящему времени идентифицировано более 20 генов, контролирующих формирование жгутиков сперматозоидов, включая ряд мутации генов

DNA11 (9р21-р13) и DNAH5 (5р15-р14). Этот синдром характеризуется наличием бронхоэктазов, синуситов, полным или частичным обратным расположением внутренних органов, пороками развития костей грудной клетки, врожденным пороком сердца, полиэндокринной недостаточностью, легочным и сердечным инфантилизмом. Мужчины и женщины с этим синдромом часто, но не всегда бесплодны, так как бесплодие у них зависит от степени повреждения двигательной активности жгутиков сперматозоидов или фибрий ворсинок яйцеводов. Кроме того, у больных наблюдаются вторично развившиеся аносмия, умеренное снижение слуха, полипы носовой полости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как составная часть общей генетической программы развития, онтогенез органов репродуктивной системы - это многозвеньевой процесс, крайне чувствительный к действию широкого спектра мутагенных и тератогенных факторов, обусловливающих развитие наследственных и врожденных заболеваний, нарушений репродуктивной функции и бесплодия. Поэтому онтогенез органов репродуктивной системы - это наиболее наглядная демонстрация общности причин и механизмов развития и становления как нормальных, так и патологических функций, связанных с основными регуляторными и защитными системами организма.

Его характеризует ряд особенностей.

В генной сети, участвующей в онтогенезе репродуктивной системы человека, насчитывается: в женском организме - 1700+39 генов, в мужском организме - 2400+39 генов. Не исключено, что в ближайшие годы вся генная сеть органов репродуктивной системы выйдет по количеству генов на второе место после сети нейроонтогенеза (где 20 тыс. генов).

Действие отдельных генов и генных комплексов в составе указанной генной сети тесно связано с действием половых гормонов и рецепторов к ним.

Выделены многочисленные хромосомные нарушения дифференцировки пола, связанные с нерасхождением хромосом в анафазе митоза и профазе мейоза, числовыми и структурными аномалиями гоносом и аутосом (или их мозаичными вариантами).

Выделены нарушения развития соматического пола, связанные с дефектами образования рецепторов половых гормонов в тканяхмишенях и развитием женского фенотипа с мужским кариотипом - синдром полной тестикулярной феминизации (синдром Морриса).